Знание-сила, 2004 № 06 924)

С середины прошлого века главным героем молекулярной биологии стал ген. Поэтому возникает соблазн определить жизнь как форму существования генов. Один из главных пропагандистов этого нового взгляда, английский биолог Ричард Докинз утверждает даже, что организм — всего лишь "средство", с помощью которого гены сохраняют себя из поколения в поколение ("Курица — это устройство, с помощью которого яйцо превращается в новое яйцо"). По Докинзу, гены "используют" организмы в корыстных целях самосохранения, и свою книгу о жизни как "форме существования генов" он так и назвал: "Эгоистический ген". (Отрывки из этой книги были опубликованы в "ЗС".)

Поначалу основное внимание, естественно, привлек поиск генов, содержащих инструкции по производству белков, как говорят — "белок-кодируюших генов". Однако охотники за генами быстро обнаружили, что, вообще говоря, гены кодируют не только белки. Существуют и такие участки ДНК, которые кодируют молекулы другой нуклеиновой кислоты — РНК, несколько отличающейся от ДНК. С тех пор как в 1950-е годы был разгадан механизм образования белков, стало известно, что в этом процессе принимают участие целых три вида РНК.

Поначалу, пока были известны только эти три основных вида, охота за генами РНК не привлекала особого внимания. Но постепенно накапливались факты, убеждавшие, что таких разновидностей гораздо больше, а главное — РНК не ограничивается только подсобной ролью в процессах создания белка. Об этом рассказывалось в№2 "ЗС" за этот год.

По мере поиска было обнаружено большое количество прежде неизвестных видов РНК — микро-РНК. Они стали обнаруживаться во все новых и новых процессах. Было установлено, что они играют определенную роль в пропускании нужных веществ через поры клеточного ядра, в процессе обеспечения клетки энергией и так далее.

На первых порах это пестрое разнообразие функций, выполняемых разными видами РНК, представлялось некой биологической загадкой. Некоторый свет на эту загадку пролило открытие, сделанное в 1981 году американцами Чехом и Альтманом (они получили за него Нобелевскую премию 1989 года). Эти исследователи обнаружили, что определенные виды РНК обладают каталитической способностью.

Чтобы понять все значение этого открытия, следует припомнить, что до тех пор считалось догмой, что способностью катализировать биохимические реакции обладают только белки- энзимы. Эта догма держалась десятки лет, несмотря на то, что порождала неразрешимый вопрос: как в таком случае могли образоваться первые энзимы? Ведь для производства белков нужно, чтобы уже существовала молекула ДНК, а для образования первой молекулы ДНК из разрозненных нуклеотидов необходимо, чтобы уже существовали белки-катализаторы.

Кто же в таком случае был первым — белки или ДНК, если одни не могли образоваться при отсутствии других? А если не могли, то как тогда вообще возникла жизнь? Открытие каталитических способностей РНК (по аналогии с энзимами такие РНК назвали "рибозимами") впервые позволило разорвать этот порочный круг. Ведь вполне возможно, что первыми в истории жизни на Земле были как раз такие рибозимы. Такие спонтанно возникшие молекулы первых РНК могли на первых порах выполнять как роль ДНК (в качестве хранителей наследственной информации), так и роль белков-энзимов (в качестве катализаторов метаболизма), а впоследствии — дать начало тем первым молекулам ДНК, которые породили первые белки.

Согласно этой гипотезе, "РНК- мира" нашей нынешней жизни, основанной на ДНК и белках, мог предшествовать мир каталитических РНК, в котором все главные функции тогдашней примитивной жизни выполняли различные рибозимы. Такая гипотеза позволяет не только решить вопрос, "кто был первым — белки или ДНК", но и объясняет загадку разнообразия нынешних РНК и их функций.

Нынешнее широкое участие различных РНК в процессах "белковой жизни" может быть рудиментом ушедших в прошлое архаических механизмов пражизни, остатком частично сохранившейся машинерии древнейших времен, когда молекулы РНК были единственными "молекулами жизни" и сами занимались всеми жизненными процессами.

Не прошло и десяти лет, как охотники за генами РНК сделали еще более революционное открытие. Неожиданно даже для самих себя они обнаружили целых два новых, доселе совершенно неизвестных и огромных класса удивительных по свойствам и функциям микроскопически малых РНК (см. статью "Охотники за генами", 2004, № 2). Это новое открытие не только подкрепило гипотезу "архаичного РНК-мира", но и привело к глубокому, радикальному пересмотру прежних представлений о самих генах, их работе и способах управления ею в клетке.

Наследие древних времен

История науки — не та часто воображаемая логическая прямая, что якобы кратчайшим образом соединяет открытие А с открытием Б. Пропасти неудач и непризнаний зачастую пересекают путь восхождения к желанной вершине, и порой лишь мостики "серендипити", как выражаются англичане, а по-русски — просто счастливых случайностей, помогают выбраться на верную тропу.