Происхождение предбиологических систем - Опарин А.И.
Скачать (прямая ссылка):
Большинство упомянутых соединений является метастабиль-ными. Для того чтобы судить об их концентрации две или три тысячи миллионов лет назад, необходимо знать время полу-жизни этих соединений. Возможно, что какая-то одна группа соединений была ограничивающим фактором в биогенезе остальных. По-видимому, аминокислоты, сахара, основания, липиды и т. д. присутствовали в адекватных количествах, однако, вероятно, ощущался недостаток макроэргических фосфатов.
По двум причинам я считаю возможным допустить, что все необходимые низкомолекулярные соединения (молекулярный вес которых меньше 500) уже имелись в «питательном» растворе. Во-первых, даже если считать, что на примитивной Земле полный набор этих веществ мог образовываться весьма редко, все же вероятность существования такого набора была значительно большей,
чем вероятность синтеза фермента, способного к образованию хотя бы одного из отсутствующих в наборе веществ. Во-вторых, совершенно ясно, что если кто-нибудь из нас или из представителей последующего поколения попытается создать живой организм, даже имея в распоряжении все необходимые исходные вещества, то эта задача будет достаточно трудной.
Центральным процессом метаболизма современных организмов является образование АТФ и сходных с ним соединений. Если бы даже одно из них имелось в готовом виде на примитивной Земле, то такая направленность метаболизма не была бы необходимой. Несомненно, на ранних стадиях эволюции было выгодно использовать энергию метастабильных молекул другого типа, как это имеет место в случае обычного анаэробного обмена; при этом образовывались ферменты, необходимые для такого типа метаболизма. Но я полагаю, что обмен у первых организмов был направлен — а у первых синтетических организмов будет направлен — на синтез нуклеиновых кислот, способных служить матрицей в синтезе белка, а также на синтез одного или более белков, катализирующих образование нуклеиновых кислот и белков.
Почти у всех (а может быть, и у всех) современных организмов первичная информация для синтеза белков содержится в молекуле относительно стабильной ДНК. Перенос этой информации осуществляет так называемая информационная РНК (m-РНК); пептиды строятся с помощью двадцати (или около того) растворимых РНК (s-PHK) (по одной на каждую аминокислоту) и РНК рибосом. Однако у РНК-содержащих вирусов информация о синтезе белка содержится в РНК- Новый вирусный белок синтезируется, по-видимому, при использовании растворимой и рибосомной РНК хозяина. Таким образом, едва ли вирусы можно назвать организмами. По-видимому, нет оснований считать, что ДНК обязательно включается на какой-либо стадии в процесс воспроизведения вирусной РНК-Или такие основания есть? Может быть, кто-либо из присутствующих сможет ответить на этот вопрос.
Мне кажется, что неправомерно считать ДНК абсолютно необходимой составной частью простейших организмов. Я предполагаю, что жизнь, которую я рассматриваю как репликацию совокупностей макромолекул, может базироваться только на РНК, без ДНК-Вопрос заключается в том, какое количество РНК необходимо для этого. Триплет нуклеотидов содержит 6 битов информации, если все четыре основания встречаются с одинаковой частотой. Захват одной аминокислоты из смеси двадцати остальных соответствует 4,322 бита информации, опять-таки если все аминокислоты встречаются с одинаковой частотой. Можно считать, что около половины информации, заключенной в информационной РНК, оказывается избыточной при синтезе пептидов.
Если в примитивном организме должен содержаться не только код для синтеза собственных белков (одного или многих), но также двадцать типов растворимой РНК (по одной для каждой аминокислоты) и эквивалентное количество рибосомной РНК, то наши потомки все же смогут создать такой организм. Однако мы должны признать, что в прошлом такой организм мог возникнуть только из другого, сходного организма; или если предположить здесь действие какого-то естественного или сверхъестественного агента, то он должен был быть по крайней мере столь же разумным, как мы сами, и притом гораздо более знающим.
Если три последовательных уридиновых нуклеотида в информационной РНК являются кодом для фенилаланина, то, по-видимому, соответствующая молекула s-PHK имеет в определенном участке три последовательных адениновых нуклеотида. Это вполне понятно. Мы не понимаем только, почему триплет ААА должен связывать именно фенилаланин, а не другие аминокислоты.
Насколько я могу судить, пока не исключена полностью возможность того, что в подходящих условиях вполне достаточно одной цепи РНК для определения специфического синтеза пептида. Изучение современных организмов и вирусов мало чем может нам помочь. Возможно, здесь будут полезны данные, полученные в лабораторных опытах с использованием синтетической РНК-
Если я прав, то основной вопрос сводится к тому, чтобы понять, почему различные типы s-PHK специфически связывают определенные аминокислоты (сам по себе этот факт, по-видимому, уже твердо установлен). Решить этот вопрос — задача химии, причем, очевидно, сделать это гораздо труднее, чем объяснить, почему аденин спаривается с тимином и т. д., но вполне возможно. Вопрос о том, каким образом реплицируется РНК, можно попытаться решить (если это вообще возможно), изучая мелкие РНК-содер-жащие вирусы, например вирус полиомиелита. Однако еще остаются вопросы. Могут ли белки воспроизводиться без участия РНК? Может ли белок участвовать в построении РНК, определяющей его специфический синтез и участвующей впоследствии в его воспроизведении? Если это так, то открытия Фокса приобретают гораздо большее значение, чем в том случае, если РНК обязательно предшествует белку во времени.
