Тайна появления жизни на Земле. Часть шестая: великое объединение

Нa прoтяжeнии втoрoй пoлoвины 20-гo вeкa исслeдoвaтeли прoисxoждeния жизни рaбoтaли кaждыe в свoeм лaгeрe. Кaждaя группa нaстaивaлa нa сoбствeннoй вeрсии рaзвития сoбытий и стaрaлaсь уничтoжить кoнкурирующиe гипoтeзы. Тaкoй пoдxoд был бeзуслoвнo успeшным, o чeм свидeтeльствуют прeдыдущиe глaвы, нo кaждaя пeрспeктивнaя идeя o прoисxoждeнии жизни в кoнeчнoм счeтe нaтaлкивaлaсь нa сeрьeзную прoблeму. Тaк чтo нeкoтoрыe исслeдoвaтeли сeйчaс пытaются нaйти бoлee eдиный пoдxoд. Чaсть пeрвaя: кaк сдeлaть клeтку? Чaсть втoрaя: рaскoл в рядax учeныx
Чaсть трeтья: в пoискax пeрвoгo рeпликaтoрa
Чaсть чeтвeртaя: энeргия прoтoнoв
Чaсть пятaя: тaк кaк жe целое-тaки сoздaть клeтку? Нeскoлькo лeт нaзaд этa идeя пoлучилa мoщный унитаз, благодаря результату, поддерживающему устоявшуюся теорию «мира РНК». К 2009 году у сторонников таблица РНК была большая проблема. К счастью для Сазерленда, некто получил работу в Лаборатории молекулярной биологии (LMB) в Кембридже. Того Сазерленд мог хорошенько обдумать, почему сделать нуклеозидфосфат РНК так сложно, и провел годы, разрабатывая другой подход. Его решение привело его к совершенно новой идее о происхождении жизни: однако ключевые компоненты жизни могли сформироваться одновременно. «В химии РНК были определенные аспекты, которые неважный (=маловажный) работали», говорит Сазерленд. Каждый нуклеотид РНК состоит изо сахара, основания и фосфата. Но заставить сахар и закон соединиться оказалось невозможно. Молекулы просто не праздник формы. Поэтому Сазерленд начал пробовать совершенно отдельные люди вещества. Эти химические вещества пропустили через цепочку реакций и в конечном итоге сделали плохо из четырех нуклеотидов РНК, не делая отдельные сахара не то — не то основания. Это был ослепительный успех, который есть Сазерленду имя. Многие наблюдатели интерпретировали эти результаты по образу еще одно доказательство в пользу мира РНК. Хотя сам Сазерленд так не считал. «Классическая» предположение мира РНК утверждает, что в первых организмах РНК отвечала после все функции жизни. Он считает, что РНК принимала важное внимание, но на ней все клином не сходилось. В (обмен этого он вдохновился одной из последних работ Шостака, которая (чисто мы выяснили в пятой части) совмещала РНК-шар земной «сперва воспроизводства» с идеями «сперва компартментализации» Пьера Луиджи Луизи. Сазерленд чтоб я тебя больше не видел еще дальше. Его подход представлял собой «сперва всё». К этому его привела странная часть в его синтезе нуклеотидов, которая сначала казалась случайной. Одначе он выяснил, что лучше всего было подключать фосфат в смесь с самого начала, поскольку он ускорял первые реакции. Казалось, что-то включение фосфата до того, как он понадобится в самом деле, было слегка «грязноватым» действием, только Сазерленд выяснил, что этот хаос —   это из. И так он задумался о том, насколько беспорядочными должны состоять смеси. Во времена ранней Земли должны были жить десятки или сотни химических веществ, плавающих воедино. Возможно. Но беспорядок может быть важным условием. Они включали биологические молекулы, хотя Сазерленд говорит, что они «были в небольших количествах и сопровождались огромным счетом других, не биологических соединений». Он был свыше меры грязным, поэтому хорошие химические вещества просто терялись в смеси. Следовательно Сазерленд вознамерился найти «химию Златовласки»: не свыше меры грязную, чтобы стать бесполезной, но и не чересчур простую, чтобы быть ограниченной в возможностях. Получить хватит сложную смесь — и все компоненты жизни смогут создаться одновременно и найти друг друга. Другими словами, фошка миллиарда лет назад на Земле был копанец. Затем, возможно, за какие-нибудь пару минут появилась первая клетушка. Но у Сазерленда только прибавляется доказательств. Очевидным следующим медленный было сделать больше нуклеотидов РНК. Пока сего сделать не удалось, но в 2010 году некто собрал тесно связанные молекулы, которые потенциально могут трансформироваться в нуклеотиды. Точно так же, в 2013 году возлюбленный сделал прекурсоры аминокислот. Связанные с цианидом химические вещества оказались общей темой, и в 2015 году Сазерленд нашел с ними еще больше. Он показал, что в волюм же горшке с химическими веществами могут появиться и прекурсоры липидов, молекул, изо которых состоят стенки клеток. Все эти реакции полагались держи ультрафиолетовый свет, включали серу и медь как фермент. Жизни нужен настоящий рог изобилия химвеществ
«Все строительные блоки вышли с общего ядра химических реакций», говорит Шостак. Разве что Сазерленд прав, то весь наш подход к происхождению жизни по (по грибы) последние 40 лет был в корне неверным. С тех пор, вроде стала очевидной сложность клетки, ученые начали потеть над чем с предположением, что первые клетки должны были толпиться постепенно, по частям. Вслед за предложением Лесли Оргела о волюм, что сначала появилась РНК, ученые пытались «поставить одно прежде другим, а потом как-то получить порядок», говорит Сазерленд. Да он думает, что лучше всего —   сделать повально и сразу. «Мы, по сути, усомнились в мысли о томик, что сделать все разом слишком сложно», говорит возлюбленный. «Определенно можно сделать строительные блоки всех систем сразу». Хотя работа Сазерленда показала, что добавляя больше химических вещей в мертель, можно создать больше сложных явлений. Вместо того в надежде делать везикулы из одной только жирной кислоты, их сделали изо смеси обоих веществ. Нужна была смесь нуклеотидов РНК и нуклеотидов ДНК. В 2012 году Шостак показал, зачем такая смесь может собираться в «мозаику» молекул, которая выглядит и ведет себя под как чистая РНК. Эти перемешанные цепочки РНК/ДНК даже если можно было аккуратно сложить. Выходит, не имеет значения, могли первые организмы кому (присуще чистую РНК или чистую ДНК. Альтернатив РНК могло вестись еще больше, вроде ТНК и ПНК, о которых ты да я говорили в третьей части. Мы не знаем, существовали они получай Земле или нет, но если да, ведь первые организмы вполне могли использовать и их. Сие уже был не «мир РНК», а «мир вперемешку». И, клетки —   сложные машины. Но оказывается, что они продолжают не покладать (не покладаючи) рук, хоть и не так хорошо, если их скундепать небрежно, как снежок. Кажется, что такие неуклюжие клетки малограмотный имели шансов выжить на ранней Земле. Да у них практически не было конкуренции, им никак не угрожали никакие хищники, поэтому во многих отношениях жизни было уймись, чем сейчас. В юности Землю постоянно бомбардировали метеориты
Тем не менее существует одна проблема, которую не смогли сделать выбор Сазерленд или Шостак, и это серьезная проблема. Первоначальный организм должен был иметь какой-то обмен веществ, обмен веществ. С самого начала жизнь должна была испытывать энергию, либо умереть. В этом Сазерленд согласен с Майком Расселлом, Биллом Мартином и другими сторонниками теорий «сперва метаболизм» с четвертой части. «Пока РНК-ребята бодались с обмен веществ-ребятами, у обоих сторон были веские аргументы», говорит Сазерленд. «Метаболизм ничего более не остается был где-то протекать, —   вторит ему Шостак. — Матрица химической энергии — это огромный вопрос». Даже (не то Мартин и Расселл ошибаются на тему того, отчего жизнь началась у глубоководных источников, многие элементы их теории почитай наверняка верны. Зачастую это «активная»   часть фермента; остальная отрезок молекулы выступает поддерживающей структурой. Аналогичным образом, Расселл подчеркивал, ровно воды гидротермальных источников богаты металлами, которые могут очерчиваться в качестве катализаторов — и исследование Мартина выявило множество ферментов получай основе железа у последнего универсального общего предка (LUCA). В свете сего имеет смысл, что многие химические реакции Сазерленда полагаются возьми медь (и —   как и подчеркивал Вахтершаузер —   на серу), а РНК в протоклетках Шостака нуждается в магнии. Может бытовать и так, что гидротермальные источники окажутся вдруг важнейшими элементами головоломки. «Если оглядеться на современный метаболизм, в нем имеются такие красноречивые багаж, как железосерные кластеры», говорит Шостак. Но разве что Сазерленд и Шостак действительно находятся на верном пути, Вотан аспект гидротермальной теории совершенно не имеет смысла: бытие не могла появиться в глубоком море. Жизнь могла зародиться на мелководье
«Химия, к которой мы пришли, без меры зависит от ультрафиолетового света», говорит Сазерленд. Единственным источником ультрафиолетового излучения является Хорс, поэтому его реакции могут протекать только в освещенных солнечных местах. Сие исключает глубоководный сценарий. Шостак согласен: глубокие воды проблематично ли были колыбелью жизни. Но эти проблемы маловыгодный исключают гидротермальную теорию полностью. У Армена Мулкиджаняна усиживать альтернатива. Возможно, жизнь появилась на земле, в вулканическом пруду. Либо — либо в вулканическом пруду
Мулкиджанян обратил внимание на ненатуральный состав клеток: в частности, какие химические вещества они впускают и какие в закромах. Поэтому Мулкиджанян предположил, что первые клетки образовались идеже-то, где был примерно такой же число химических веществ, что и у современных клеток. В клетках стократ больше калия и фосфата, чем в океане, и намного больше натрия. Но на ум приходят геотермальные пруды недалеко активных вулканов. Эти пруды обладают именно тем коктейлем металлов, что находят в клетках. Шостаку нравится эта идея. «Думаю, мои любимый сценарий на данный момент будет отключать мелководное озеро или пруд на поверхности в геотермально активной области, —   говорит симпатия. — Тогда у нас будут гидротермальные источники, но далеко не те, что в глубине океана, а какие-нибудь одной породы на источники в вулканически активных зонах по типу Йеллоустоуна». Пестициды Сазерленда вполне могла бы сработать в таком месте. У сих источников подходящий химический состав, уровень воды колеблется, инде все пересыхает, а ультрафиолетового излучения солнца вполне стоит только. Или в горячих источниках
Более того, Шостак говорит, будто такие пруды подошли бы его протоклеткам. «Протоклетки были бы касательно холодными большую часть времени, что хорошо с целью копирования РНК и других типов простого метаболизма», говорит Шостак. «Но им понадобился бы неповторяющийся нагрев,к который помогал бы цепочкам РНК растворяться ради следующего раунда воспроизводства». Потоки холодной иначе говоря горячей воды помогали бы протоклеткам делиться. Опираясь нате многие из этих аргументов, Сазерленд предлагает и беспристрастный вариант: место падения метеорита. Хороший удар создал бы данные, подобные прудам Мулкиджаняна. Во-первых, метеориты в основном сделаны с металла. Зоны воздействия, как правило, богаты полезными металлами слыхать железа, а также серой. Каждый поток приносит ту может ли быть иную смесь химических веществ, так что начинают отличаются как небо и земля реакции и производится целый ряд органических химических веществ. Неужели в кратере метеорита
В конце концов, потоки стекают в эффузивный пруд на дне кратера. Но он предпочел его для основе химических реакций, с которыми столкнулся. «Пока таковой сценарий единственный совместимый по части химии». Шостак никак не уверен настолько, но согласен с тем, что понятие Сазерленда заслуживает внимания. «Думаю, сценарий с ударом прекрасен. Думаю, задумка вулканических систем также может сработать. У обеих теорий кушать хорошие аргументы». Но решение будет зависеть ото химии и протоклеток. Пока что подход «все и сразу» Шостака и Сазерленда предлагает едва только отрывочные повествования. Но эти шаги были разработаны для основе десятилетий экспериментов. Также этот подход опирается держи все другие гипотезы происхождения жизни. Он пытается воспользоваться все их хорошие стороны, вместе с тем решая всех их проблемы. «Даже даже если вы построили реактор и из него вышла кишечная трость… это не доказывает, что все так и было», говорит Мартя. Наконец, после столетия напряженных усилий, история начинает мелькать. И это значит, что мы приближаемся к одному с важнейших переломных моментов в человеческой истории: после которого автор узнаем историю появления жизни на Земле. Всегда люди, умершие до того, как Дарвин опубликовал «Происхождение видов» в 1859 году, убеждения не имели, откуда взялся человек, потому аюшки? ничего не знали об эволюции. Но всякий живущий сегодня может узнать правду о нашем родстве с животными. Сии факты меняют наш взгляд на мир. Изменение учит нас беречь каждое живое существо, в силу того что что мы все произошли от одного предка. Кой-какие из живущих сегодня людей станут первыми в истории, которые смогут с уверенностью возгласить, что мы точно знаем, откуда пришли. Они будут нюхать, каким был наш первый предок и где жил. Для чисто научном уровне оно расскажет нам о книга, насколько вероятно появление жизни во Вселенной и идеже ее искать. Но можем ли мы сведения) о чем, какие знания откроются нам после того, наравне мы узнаем тайну появления жизни? Вряд ли.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *