Как ученые пытаются создать жизнь додарвиновского мира (5 фото)
Как жизнь умудрилась собрать воедино мириады частей? Первым формам жизни на Земле как минимум был необходим способ хранить и воспроизводить информацию. Только после этого они могут делать копии самих себя и распространяться по миру. Возможно, химия играла куда более важную роль в возникновении жизни, чем думали ранее.
По одной из самых влиятельных гипотез, все началось с РНК, молекулы, которая может одновременно вести генетические записи и запускать химические реакции. Гипотеза «мира РНК» проявляется во многих формах, но по самой традиционной жизнь началась с образования молекулы РНК, способной самовоспроизводиться. Ее потомки развили способность выполнять множество задач, таких как создание новых соединений и хранение энергии. Со временем последовала и сложная жизнь.
Тем не менее ученые обнаружили, что самовоспроизводящуюся РНК на удивление сложно создать в лаборатории. У них кое-что получилось, но молекулы-кандидаты, изготовленные на сегодняшний день, могут воспроизводить лишь РНК определенной последовательности или длины. Кроме того, эти молекулы РНК сами по себе довольно сложные, что вызывает вопросы о том, как они могли образоваться по воле химического случая.
Ник Хад, химик Технологического института Джорджии, и его коллеги решили выйти за пределы биологии и изучают возможную роль химии в возникновении жизни. Возможно, до возникновения биологии существовала предварительная стадия прото-жизни, в которой лишь химические процессы создавали «шведский стол» РНК и РНК-подобных молекул. «Думаю, было довольно много шагов, которые вели к самореплицирующейся самоподдерживающейся системе», говорит Хад.
По этому сценарию, различные РНК-подобные молекулы могли образовываться спонтанно, помогая химическому бульону одновременно изобретать многие детали, необходимые для развития жизни. Формы прото-жизни экспериментировали с примитивной молекулярной инженерией, разбирая ее по частям. Вся система работала как гигантская толкучка. И только когда такая система устоялась, возникла самовоспроизводящаяся РНК.
В основе предложения Хада лежат химические способы создания такого богатого разнообразия прото-жизни. Компьютерное моделирование показывает, что определенные химические условия могут производить разнообразную коллекцию РНК-подобных молекул. В настоящее время команда испытывает эту идею с настоящими молекулами в лаборатории и надеется вскоре представить результаты.
Группа Хада прокладывает путь ряду исследователей, которые оспаривают традиционную гипотезу РНК-мира и ее зависимость от биологической, а не химической эволюции. В традиционной модели новая молекулярная инженерия создавалась с использованием биологических катализаторов — ферментов — как в случае с современными клетками. В стадии прото-жизни Хада, мириады РНК- или РНК-подобных молекул могли образовываться и изменяться с применением исключительно химических способов. «Химическая эволюция могла помочь жизни стартовать без ферментов», — говорит Хад.
Хад и его коллеги решили пойти дальше и допустить, что рибосома, единственная часть биологической инженерии, присутствующая у всех живых существ сегодня, вышла исключительно из одной только химии. Это необычный взгляд на вещи, поскольку многие считают, что рибосома была рождена биологией.
Если команда Хада сможет создать формы прото-жизни в условиях, которые могли существовать на ранней Земле, можно предположить, что химическая эволюция, возможно, сыграла гораздо более значительную роль в происхождении жизни, чем ожидали ученые. «Возможно, дарвиновской эволюции предшествовала более простая форма эволюции», — говорит Нильс Леман, биохимик Портлендского университета в штате Орегон.
Додарвиновский мирКогда большинство думает об эволюции, на ум приходит дарвиновская эволюция, в которой организмы конкурируют друг с другом за ограниченные ресурсы и передают генетическую информацию своим потомкам. Каждое поколение претерпевает генетические исправления, и самое успешное потомство выживает, чтобы передать свои гены дальше. Этот режим эволюции преобладает у современной жизни.
Карл Вёзе, известный биолог, который дал нам современное древо жизни, считал, что дарвиновской эре предшествовала ранняя стадия жизни, управляемая совершенно другими эволюционными силами. Вёзе считал, что отдельной клетке было бы практически невозможно получить все, что ей нужно для жизни. Поэтому он представлял себе богатое разнообразие молекул, вовлеченных в коммунальное существование. Вместо того чтобы конкурировать друг с другом, примитивные клетки делились молекулярными инновациями. Такой вот додарвиновский бульон создал компоненты, необходимые для сложной жизни, проложив путь к великолепному зверинцу, который мы видим на Земле сегодня.
Модель Хада уводит видение додарвиновского времени Вёзе еще дальше назад во времени, обеспечивая примитивные клетки химическими средствами для создания молекулярного разнообразия. Одна ф...
http://nlo-mir.ru/chudesa-nauki/39592-dodarvinovskogo-mira.html