Великий квест. Гении и безумцы в поиске истоков жизни на Земле

Результаты эксперимента были опубликованы в мае 2009 года и получили широкое признание^[499]. Шостак назвал это “синтетическим прорывом” и заявил, что проведенные опыты “вдохнули новую жизнь в гипотезу первичности РНК”^[500]. Многие поддерживали его, решив, что настал момент, когда Мир РНК “перешел в контратаку”.

Впрочем, сам Сазерленд полагал иначе. Соглашаясь в целом с тем, что первым генетическим материалом являлась именно РНК, а не ДНК, ученый, однако, склонялся к “мягкой” версии Мира РНК, поскольку гипотеза о том, что РНК берет на себя все функции живого сразу, казалась ему сомнительной. Сазерленд полагал, что РНК скорее образовалась наряду с аминокислотами (а стало быть, и с белками) и липидами из одного и того же набора исходных веществ. “Поначалу мы делали упор на РНК, но были готовы изменить свои взгляды и надеялись, что сумеем получить все и сразу”, – утверждает он.

Невозможно вообразить, насколько это противоречило традиционной точке зрения. В 1990-е, когда Сазерленд проводил свои первые и не слишком удачные эксперименты, исследователи исходили из того, что РНК является очень сложной. Не менее сложной, чем белки и липиды. Так разве могли они все образоваться из одних и тех же исходных веществ? Разумеется, нет: их возникновение должно было идти независимо, на основе различных строительных блоков и в различных условиях – лишь затем, возможно, благодаря течениям в океане, им как-то удалось собраться вместе. Эта версия казалась настолько очевидной, что ее даже не обсуждали. Альтернативный сценарий представлялся попросту немыслимым.

Эта идея возвращает нас к парадоксу “курицы и яйца” из главы 6. В современной клетке ДНК используется для создания РНК белком-ферментом. РНК, в свою очередь, далее необходима для синтеза нового белка – процесс происходит в рибосоме, состоящей из РНК и белков. Какая-то часть этих новых белков далее участвует в обслуживании и копировании ДНК – и тут круг замыкается: ДНК и белки просто не могут обойтись друг без друга. Гипотезе Мира РНК предстояло разрубить этот гордиев узел, показав, что РНК может взять на себя все функции. Однако, по мнению Сазерленда, это скорее создало бы проблему, чем решило ее. “Может казаться, что мы тем самым упрощаем себе задачу, однако это не так”, – полагает ученый. Он считает, что лучше получить РНК и белки разом и, так сказать, в одной пробирке: тогда эти молекулы могли бы “помогать друг другу” с самого начала.

Для осуществления задуманного потребовалось использовать смесь веществ посложнее той, к которой привыкли пребиотические химики. Впрочем, она тоже относительно простая. Поместив слишком много разных содержащих углерод молекул в один сосуд, мы получим лишь не пригодную ни для чего вязкую смолу. А если использовать слишком скудный набор, то будет происходить слишком мало реакций и в итоге мы не получим ничего впечатляющего. Сазерленд стремился к тому, что можно назвать “химией Златовласки^[501]”: не слишком простой, но и не слишком сложной.

Выполненный им синтез нуклеотидов стал превосходным примером этого. Обычно фосфат последним водружается на нуклеотид. Однако Сазерленд понял, что его лучше добавить в самом начале, поскольку он позволяет прекратить некоторые нежелательные реакции. Использование фосфата на ранних этапах многие химики назвали бы ненужным загрязнением, но на деле это пошло эксперименту на пользу.

Гюнтер фон Кедровски (знакомый нам по главе 8 создатель самореплицирующихся наборов молекул) назвал такое изучение сложных смесей веществ “системной химией”^[502]. Эта идея не особенно отличается от сетей химических реакций в понимании Стюарта Кауфмана. Тот полагал, что смесь из множества различных соединений может повести себя неожиданным и очень сложным образом, совсем не так, как небольшое их количество. Однако конечный результат таких процессов не должен являть собой простую свалку сотен случайных соединений. Ученые стремились создать такую комбинацию, которая бы рождала множество ценных соединений и как можно меньше соединений нежелательных.