Маловероятное происхождение жизни на Земле
Мы до сих пор не знаем, как, где и почему жизнь впервые появилась на нашей планете. Часть сложности заключается в том, что у «жизни» нет строгого, общепринятого определения.
Для изучения происхождения жизни необходимо исследовать процесс, который превращает неживую материю в нечто принципиально иное. Этот процесс, вероятно, происходил поэтапно, и граница между нескоординированными химическими реакциями и началом жизнедеятельности должна быть размытой.
Для обсуждения полезно дать простое рабочее определение: жизнь — это то, что подвержено дарвиновской эволюции. То есть жизнь испытывает естественный отбор — давление, которое отбирает черты для передачи новому поколению на основе их выживаемости. Земля — единственное известное место во Вселенной, где происходит дарвиновская эволюция.
Чтобы эволюционировать и отделиться от простых химических реакций, жизнь должна делать три вещи:
- Хранить информацию (кодирование процессов, черт и характеристик) для передачи успешных черт между поколениями.
- Самовоспроизводиться, создавая достаточно точные копии своей молекулярной структуры.
- Катализировать реакции, воздействуя на окружающую среду (для движения, получения энергии, роста и т.д.).
Благодаря взаимодействию со средой, самокопированию и хранению информации жизнь может эволюционировать, наращивая сложность за геологическое время.
Современная жизнь на Земле после миллиардов лет эволюции использует для этого триаду молекулярных инструментов:
- ДНК хранит информацию с помощью кода всего из четырех молекул: аденина, гуанина, цитозина и тимина. Её способность хранить огромные объёмы информации сравнима только с цифровой системой из 1 и 0.
- РНК похожа на ДНК, но с отличиями: вместо тимина используется урацил, и в её основе — сахар рибоза (на один атом кислорода меньше, чем у дезоксирибозы ДНК). Её главная задача — считывать инструкции из ДНК и использовать их для создания белков.
- Белки — это молекулярные машины, которые «делают дело»: расщепляют и соединяют молекулы, создают новые, формируют структуры, переносят вещества, преобразуют энергию и т.д. Кроме того, белки выполняют ключевую функцию: распутывают ДНК и копируют её.
Таким образом, триада выполняет все функции жизни: ДНК хранит информацию, РНК на её основе создаёт белки, а белки взаимодействуют со средой и обеспечивают самовоспроизведение ДНК. Этот цикл позволяет живым организмам эволюционировать.
Эта взаимосвязанная система — очевидный результат миллиардов лет тонкой настройки. Она не могла возникнуть ab initio из первичного бульона, потому что при отсутствии хотя бы одного компонента вся система рушится — как трёхногий стол без одной ноги.