Вирусы: Скорее друзья, чем враги

Если нужно найти объяснение чему-то неизвестному, мы склонны думать об источниках жизни внеземного происхождения или метеоритах. Ученый Калифорнийского технологического института Джозеф Киршвинк в день 90-летнего юбилея Фримена Дайсона высказал мнение, что метеориты принесли на Землю некоторые компоненты жизни. Серьезно ли он говорил об этом? Вероятно, да. Однако это зависит от размера и природы компонентов, если речь идет о железе, а не о РНК. Если вопрос о происхождении жизни на Земле вам неинтересен, можете сразу переходить к разделу о салате – не много потеряете. Данная информация предназначена для тех, кому данный вопрос все еще интересен. Результаты экспериментов весьма впечатляющие! В 2015 г. Джон Сазерленд и его коллеги из Великобритании опубликовали совершенно удивительные результаты экспериментов. В реакционном сосуде, содержащем только HCN, P, HS и HO (цианистый водород, фосфор, сульфид водорода и воду), под действием ультрафиолетового излучения в качестве источника энергии они получили все три основных строительных блока жизни на Земле: нуклеотиды для нуклеиновых кислот, аминокислоты для белков и липиды для образования капель – и все это в одной пробирке. Таким образом, РНК вполне могла образоваться на Земле – суждение, которое часто подвергалось сомнению со стороны биохимиков. Некоторые специалисты также считают, что аминокислоты, возможно, являются первичными строительными блоками, хотя и не реплицируются. Ультрафиолетовое излучение невозможно заменить другими источниками энергии. Свет необязательно является первым источником энергии, поскольку он не может проникать ниже уровня моря более чем на 200 м. Жизни нужна энергия. Не существует «вечного двигателя». И все же источником энергии необязательно должно быть солнце или клетка. Возможно, вполне достаточно химической энергии. Клетки появились намного позднее. В связи с этим возникает вопрос: что появилось сначала – вирус или клетка? Вообще принято считать, что вирус нуждается в клетках и поэтому сначала появились клетки. И все же вирусам нужна энергия, но она необязательно находится внутри клетки. В толщи океана существует химическая энергия, присутствующая в химических соединениях, и кроме того, есть термальная энергия. Некоторые химические реакции могли осуществляться ранними формами жизни, которые могут быть настолько специализированными, что «облизывают» электроды, забирая электроны для осуществления химических и окислительно-восстановительных реакций с CO, как было показано в 2015 г. на выставке «Жизнь на пределе», проходившей в Американском музее естественной истории. Вода и вправду могла появиться во время Большого взрыва, то есть 14 млрд лет назад, и попала на Землю в виде прибывших из космического пространства «грязных снежков». Другие элементы тоже прилетели из открытого космоса, где под действием гравитации пыль уплотнялась и сплавлялась в более тяжелые элементы. Жизнь действительно состоит из «звездной пыли».

В настоящее время вирусы «минимизировали» образ жизни и зависят от клеток. Но в начале эволюции все могло быть иначе (как все могло происходить, рассматривается в главе 12). А начинаться все должно с простого – такого же мнения придерживался и Чарлз Дарвин, но не все мои коллеги готовы согласиться с таким утверждением.

Если исходить из того, что РНК появилась первой, что принимается многими, тогда первые РНК-молекулы должны были быть короткими. Чем длиннее молекула РНК, тем менее стабильной она становится. Манфред Эйген рассчитал, что частота ошибок при дублировании ДНК уравновешивается длиной РНК, и формула выглядит следующим образом: частота ошибки, умноженная на длину, равную примерно 1 (). Слишком большое количество ошибок при копировании приводит к «катастрофе ошибок» и прекращению развития, тогда как слишком незначительное число ошибок не обеспечивает достаточный объем информации. Эйген попытался уничтожить ВИЧ, искусственно увеличивая число мутаций. Пространство последовательностей для РНК огромно. Если исходить из того, что длина равна 50 нуклеотидам, основанным на четырех нуклеотидах, то может получиться 4 или 10 различных последовательностей. У полиовируса, имеющего 7500 нуклеотидов, число последовательностей теоретически может составить 4. Это больше, чем атомов на планете или звезд на небе, которых «всего» 10. Получается число последовательностей, превышающее число последовательностей, которые когда-либо существовали в природе.