Поиски истоков жизни

Ученые, изучающие зарождение жизни на Земле, сталкиваются с рядом нерешенных проблем. Однако, как отмечает нобелевский лауреат Джек Шостак, некоторые из них могут иметь простые и элегантные решения.

Существуют две основные гипотезы о возникновении жизни:

  1. Это легкий процесс, естественное следствие условий на каменистых планетах с водой и подходящей температурой. В этом случае жизнь может быть распространена во Вселенной.
  2. Это сложный процесс, требующий уникального сочетания условий. Тогда жизнь может быть редким явлением.

Несмотря на множество нерешенных вопросов, трудность проблем не обязательно означает, что жизнь редка.

Исследования примитивных клеток

Джек Шостак, профессор Гарвардской медицинской школы, изучает, как могли быть созданы и функционировать первые клетки. Его команда показала, что:

  • Везикулы, похожие на клетки, относительно легко создать из молекул жирных кислот в воде.
  • Эти везикулы могут делиться естественным образом, например, при прохождении через узкую пору.

Ключевая проблема и её решение

Главной загадкой была передача генетической информации в первых клетках. Современный процесс ДНК → РНК → белки образует замкнутый круг, требующий наличия белков для своей работы.

Прорывом стало открытие в 1980-х, что РНК может катализировать химические реакции (как белки), а также нести генетическую информацию (как ДНК). Это привело к гипотезе "мира РНК", где одна молекула могла выполнять обе функции, упрощая картину зарождения жизни.

Две проблемы — одно решение

Однако в гипотезе "мира РНК" оставались сложности:

  1. Трудность разделения двухцепочной РНК без ферментов.
  2. "Неряшливость" химического синтеза РНК в примитивных условиях (атомы в молекулярном остове присоединяются не в тех местах).

Эксперименты в лаборатории Шостака показали, что вторая проблема решает первую. Несколько "неправильно" присоединенных атомов в остовах РНК:

  • Не разрушают структуру молекулы.
  • Ослабляют связь между двумя цепями РНК, позволяя им легче разделяться для репликации.

"Вместо того чтобы быть фатальной проблемой для РНК, мы теперь считаем, что неоднородность остова могла быть тем, что позволило РНК возникнуть в качестве первичного генетического материала. Наше мышление по этой проблеме полностью перевернулось".