Происхождение жизни - Руттен М.
Скачать (прямая ссылка):
Итак, вполне возможно, что простые молекулярные реакции поглощения и выделения могли быть обычными уже на молекулярном уровне при наличии крупных полимеров и полярных молекул; однако дальнейшее развитие предполагало возникновение некой координации реакций. Можно принять, что среда создавала давление отбора на такие простые молекулярные реакции, благоприятствовавшее некоторым из них, как происходит и сейчас с признаками, подверженными отбору. Но мы пока не представляем себе, как конкретно мог действовать такой механизм.
Таким образом, хотя постепенное развитие метаболизма кажется теоретикам, например Опарину и Берналу, вполне возможным, моделирование такого развития in vitro все еще остается камнем преткновения для экспериментаторов.
6. ВОСПРОИЗВЕДЕНИЕ (РЕДУПЛИКАЦИЯ)
Последняя стадия биопоэза — приобретение способности к воспроизведению, благодаря которому жизнь может продолжать сама себя. Как и другие свойства современной жизни, эта способность кажется слишком сложным процессом, и трудно поверить, что она постепенно, шаг за шагом развилась из простых «неживых» реакций. Но если мы хотим понять, каким образом возникла жизнь, мы должны исследовать как раз эти простые стадии.
Бернал [4] особо подчеркивает, что для многих биохимиков жизнь начинается там, где появляются рибонуклеиновая и дезоксирибонуклеиновая кислоты, в которых теперь хранится наследственная информация, нужная для воспроизведения. Ведь большая часть биохимической литературы обсуждает процессы воспроизведения, идущие именно на этом уровне, процессы, связанные с генетическим кодом, и т. п. Берналу, кристаллографу по специальности, более интересными кажутся события, происходившие на самых ранних стадиях развития жизни. Он подчеркивает, что размножение — более распространенный процесс, чем считают обычно, и что оно тем или иным способом могло идти уже на ранних стадиях.
Согласно Берналу, основной принцип размножения уже действует в процессе кристаллизации, когда молекулы кристалла последовательно и регулярно взаимодействуют с атомами и ионами маточного раствора.
Для воспроизведения некоего объекта необходимо, чтобы копируемый объект был доступен для атомов или малых молекул, которые, соединяясь, образуют его копию. Значит, этот объект должен быть линейным или плоскостным. Предположим для простоты, что копируемая молекула построена из ряда субъединиц, расположенных одна за другой. Такая молекула, как мы уже знаем, называется линейным полимером. Поскольку жизнь связана с такими
процессами, как рост и метаболизм, организм должен при воспроизведении передавать потомкам информацию об этих процессах. Но полимер, сложенный из одинаковых строительных блоков, не может нести такой информации. Ведь чтобы слова, например, имели смысл, они должны состоять из разных субъединиц — букв. Полимер, способный к тому типу воспроизведения, о котором мы говорим, тоже должен состоять из последовательности разных строительных блоков. Такая молекула называется линейным гетерополимером [И, 24].
Бернал подчеркивает, что по законам кристаллографии такая молекула станет более устойчивой, если она будет спирально скручена. Поэтому вероятно, что уже самые примитивные линейные гетерополимеры, участвовавшие в примитивных процессах воспроизведения, имели спиральную структуру, свойственную более совершенным нуклеиновым кислотам, носителям генетической информации у современных организмов.
Подтверждение этим идеям можно найти у Кальвина [7], который рассказывает о спирализованных пептидных цепях, составляющих белки (фиг. 16). Оказалось, что если заставить такую цепь развернуться (например, меняя температуру или pH), то при возвращении к прежним условиям она свертывается в точности по-старому. Значит, спиральная скрученность линейных полимеров не является каким-то особым свойством, присущим только жизни, — она зависит от термодинамических свойств полимеров.
Можно привести много примеров такого самовосстановления «испорченных» органических макромолекул — не только структурных белков, но и ферментов, а также небелковых соединений (пигментов). Полный обзор вопроса можно найти в последней книге Кальвина [8]. Но все это относится к трехмерной структуре этих полимеров, точнее, гетерополимеров. А какова их основная, первичная структура? Существует ли в последовательности их строительных блоков определенных! порядок или полимерная нить представляет собой цепь беспорядочно, случайно соединенных субъединиц? В современных органических полимерах, как всем известно, всегда существует строгая упорядоченность. О двойной спирали, о генетическом коде слышали, конечно, все. Так вот, Фокс и сотр. [13—15] показали, что уже в полученных ими искусственных протеиноидах (см. гл. VI, разд. 6) отмечается хорошо выраженная упорядоченность последовательности аминокислот и их амидов.
Я не буду входить в химические подробности этого вопроса (читатель может ознакомиться с ними по цитированным работам), но здесь важно запомнить, что эта упорядоченность строения про-теинопдов может быть доказана их «разборкой» и анализом полученных компонентов. Существенно то, что эти упорядоченные по-
