Есть мнение, что репликация РНК и ДНК невозможна без использования белков – ферментов. Которые, в свою очередь, в отсутствии РНК не синтезируются. Но это мнение упоминается здесь, во-первых, как устаревшее. То, что и сама РНК может работать как рибозим, уже установлено. Во-вторых, – это краткое содержание предыдущих серий, повествовавших о появлении РНК-мира в катархее.
В катархее, поскольку с начала архея в отложениях уже обнаруживаются признаки активности не просто бактерий, синтезирующих биомассу, а – бактериальных сообществ. Следовательно, стадии пребиотической эволюции, РНК-мира и протобионтов были пройдены раньше.
И, кстати, о мнениях. Согласно одному из них реликтами РНК-мира – эпохи, когда первичный бульон «заразился» и был в значительной мере переработан зародившимися в нём автокаталитическими молекулами, – являются РНК-вирусы. Но это сомнительное и не поддающееся проверке мнение. Вирус слишком активно смешивает свою наследственность с наследственностью хозяина. Он слишком велик, даже если считать за «вирус» только молекулу РНК, – она намного длиннее, чем могли быть автокаталитические молекулы на заре времён. И он – специализированный паразит, размножающийся только в клетке.
...Тем не менее, что-то в данной концепции есть. Мир РНК, существовавший в огненном катархейском эоне, был бурным и агрессивным, имея ввиду химические, термические и радиационные нагрузки. Так что, одним из первых повышающих приспособленность изобретений автокаталитических молекул могло быть создание белковых капсидов, – для защиты от неблагоприятных условий… Далеко не факт, что современные вирусы – даже хоть какие-то из них – происходят от катархейских живых молекул. Но о конвергентном сходстве говорить можно.
То есть, живые молекулы на молодой Земле нуждались в защите. Хотя и не в первую очередь. Среда наносила им настолько большой урон, что это даже было хорошо. Ибо, с одной стороны, короткие молекулы РНК, – если их не бить постоянно, – мутируют недостаточно часто. Приспособляемость же обусловлена изменчивостью. С другой же стороны, в плане наследственности, терять им было ещё особо нечего.
В первую же очередь молекулы РНК нуждались в изоляции. Мутации помогали приспосабливаться, но – как? Экспортом в окружающую среду соединений, чем-то и как-то меняющих её к лучшему. Однако, полезные продукты химической активности уплывали, а вместо них могло приплыть что-то насинтезированное другим жителем РНК-мира, имеющем собственные представления о полезном. Соответственно, задача заключалась в том, чтобы как-то от среды оградиться, пропуская, однако, снаружи нужные вещества.
Гипотез, о том как эта задача решалась, в настоящий момент актуально две. Первая называется гипотезой полиароматических углеводородов (простейшим и наиболее известным из которых является нафталин) и восходит к древней опаринской концепции «коацерватных капель». Взвешенные в воде капли полиароматических углеводородов, растущие и даже «размножающиеся» делением, способны впитывать и концентрировать нуклеотиды. Обеспечивая, таким образом, молекулам РНК питание и защиту.
Полиароматическое решение, однако, даже не является решением само по себе. Существование коацерватных капель в катархейских водоёмах не вызывает сомнений, но вероятная концентрация автокаталитических молекул в них относится ещё к реалиям мира РНК. Важным аспектом которого является отсутствие синтеза в любом виде. «Живые молекулы» использовали для создания себе подобных лишь готовые, абиогенного происхождения нуклеотиды. Запас которых должен был истощаться, по мере рассеяния последних клочьев протопланетной туманности.
Более перспективной представляется ныне гипотеза «грязевой жизни», в которой стабильность автокаталитические молекулы обретали в пористой среде грязевых источников и содовых болот, где, как минимум, обеспечена была постоянная поставка реагентов для синтеза уже самостоятельного. Но и тут есть нюанс. Для того, чтобы воспользоваться преимуществами данной богатой фосфором среды, молекулы должны были сначала научиться провоцировать, путём производства катализаторов, в окружающей среде нужные им реакции синтеза.
...То есть, проблему нельзя считать решённой, и едва ли она разрешима в лоб, – эволюция от молекулы к организму могла начаться в одной среде и перейти на следующем этапе в другую. Вопрос в том, как эта трансформация происходила.
Заключённая в естественную капельную (любой природы) ячейку и обеспеченная питанием автокаталитическая молекула, во-первых, примется плодить свои копии, которые также не смогут покинуть объём, – пока капля не разделится или пора не сольётся с другой. Соответственно, молекулам как-то придётся сосуществовать, конкурируя или – что выгоднее – разделяя обязанности. Первым шагом к возникновению организма становится возникновение «муравейника молекул». Вероятно, на этом этапе появляется и ДНК, в которой являющаяся основой РНК рибоза, заменена на дезоксирибозу. ДНК намного стабильнее, дублирована второй ветвью спирали, и лучше подходит на роль хранителя накопленной информации. Она становится «маткой», РНК же, делясь на касты, – рабочими.
...Ну как «рабочими»? Работать никто не любит, – лучше руководить, так что во всё большей мере катализ реакций берут на себя «не живые» и, соответственно, не имеющие прав белки. Совместными усилиями колонии среда внутри объёма преобразуется… включая и его границы, на которых скапливаются отходы и побочные продукты синтеза. Которые могут, в зависимости от состава, вредить или помогать. Последний способ предпочтительнее и закрепляется отбором. Колония, ещё оставаясь в ячейке естественной среды, окружает себя дополнительным барьером – мембраной.
...Но если внутри среда полностью переработана, а снаружи окружена мембраной, остаётся ли она «естественной»? Этапом протобионтов – предорганизмов – можно считать период, на протяжении которого формировались «колониальный образ жизни» автокаталитических молекул, а также использовались естественные ячейки (с постепенной полной их химической перестройкой) для поселения колонии.
Важной же чертой данного этапа оставалось отсутствие у протожизни на Земле «единого корня». Эволюция РНК-ДНК протекала независимо в каждом водоёме, в каждом кубометре болот, параллельно с продолжающимся абиогенным синтезом новых молекул РНК, условия для которого ещё сохранялись. Лишь на следующем этапе наиболее совершенные организмы, появившись, очистили планету от следов РНК-мира и мира протобионтов.
Блог нуждается в поддержке. Кошелёк ЮMoney 4100 1168 3178 5907
