Знание-сила, 2000 № 02 (872)

ДНК, как уже сказано, несет в себе (в отдельных участках — «генах») наследственную информацию и, удваиваясь во время деления клетки, передает эту информацию клеткам-потомкам. РНК предназначена природой для других функций. Один ее вид, намного более короткий, чем ДНК, «переписывает» на себя (с помощью своих «букв»-нуклеотидов) информацию, содержащуюся в том или ином гене ДНК (поэтому этот вид так и называется — «информационная РНК»), а затем плывет сквозь клеточную протоплазму к особым органеллам клетки — рибосомам и «сообщает» им эту информацию; в соответствии с нею рибосомы строят молекулы нужных клетке белков. Строительные «кирпичики» — аминокислоты, необходимые для построения этих белков, — тоже доставляются к рибосомам из протоплазмы клетки молекулами РНК, только другого вида — «транспортными». Если еще добавить к этому, что и сами рибосомы тоже построены из молекул PH К — так называемых рибосомальных, то возникает ощущение, что РНК является одним из главных действующих лиц во всех основных жизненных процессах, воистину тем «третьим китом», на котором держится жизнь.

Это действительно так, и это открытие давно уже, еше в конце шестидесятых годов, навело некоторых ученых (Ф. Крика, К. Везе и J1. Оргелла) на мысль, что, может быть, РНК, будучи более простой молекулой, чем ДНК и белки, была и самой первой, самой древней «молекулой жизни», возникшей раньше и ДНК, и белков. Но для того чтобы играть роль такой молекулы, то есть стать той основой, на которой впоследствии могли бы возникнуть ДНК и белки, эта «первичная РНК» должна была обладать хотя бы в зачаточном виде двумя главными свойствами ДНК и белков — способностью удваиваться, как ДНК, и способностью катализировать биохимические реакции, как белки.

И вот открытие Чеха — Альтмана подтвердило, что определенные виды РНК — «рибозимные» — действительно обладают каталитическими способностями: они оказались в состоянии разрезать другие молекулы РНК на куски и соединять эти куски друг с другом.

Лиха беда начало: некоторое время спустя В. Шостак сумел так видоизменить рибозимы Чеха — Альтмана, что они оказались способны катализировать некоторые важнейшие этапы удвоения РНК, то есть создания ею своих «копий». Еще позже тот же В. Шостак показал, что в смеси коротеньких цепочек, состоящих из нескольких нуклеотидов каждая, возникает некий каталитический агент, под влиянием которого эти цепочки начинают соединяться друг с другом в длинную цепь, подобную «настоящей» РНК. Энергию для такой реакции цепочки получали, как оказывается, из особых фосфатных молекул, которые и сейчас обеспечивают живые клетки этой энергией. Можно было думать, что такие простейшие полинуклеотидные цепочки и фосфатные молекулы вполне могли образоваться путем случайного соединения атомов в первичных земных океанах, а уж затем дать начало образованию простейших молекул РНК, обладавших способностью удваиваться и самим катализировать свое удвоение. Это предположение было куда реалистичнее, а его вероятность куда больше, чем самопроизвольное и случайное образование сложнейших структур ДНК и белков в одно и то же время в одном и том же месте. А когда вслед за тем была открыта еще и способность определенных видов РНК приобретать под давлением определенных обстоятельств новые свойства (например, резистентность к веществу, стремящемуся эти молекулы разрушить, к так называемой рибонуклеазе), то стало окончательно формироваться представление, что искомым «переходным звеном» между неорганическим миром древней Земли и миром нынешней ДНК-белковой жизни действительно могли быть молекулы РНК.

Так возникла новая гипотеза возникновения земной жизни, утверждавшая, что появлению мира первых живых клеток с их ДНК, РНК и белками предшествовал намного более примитивный мир, в котором существовали только молекулы «архаичной РНК», работавшие поначалу сразу «за троих», то есть несшие в себе Простейшую биологическую информацию, поддающуюся небольшим усовершенствованиям, передававшие ее (путем самоудвоения) своим потомкам и сами катализировавшие все эти первые, очень простенькие и коротенькие биохимические реакции их функционирования. В 1986 году гарвардский биолог Уолтер Гилберт придумал для этого древнейшего этапа возникновения земной жизни «РНК-овый мир». С этого момента начался энергичный поиск экспериментальных подтверждений новой гипотезы. В ходе такого поиска было накоплено много любопытных результатов. В 1993 году они были собраны в книге «Мир РНК», выпущенной лабораторией «Колд Спринг Харбор» на Лонг-Айленде, руководимой знаменитым Джеймсом Уотсоном (тем, что в паре с Френсисом Криком некогда открыл двойную спиралевидную структуру молекул ДНК). В нынешнем году эта книга была переиздана с добавлением новых результатов, и именно об этом переиздании я и упомянул в начале заметки. Посмотрим теперь, что говорит новое издание о результатах почти тридцатилетнего штурма «РНК-ового мира».