Случайная находка голландского химика Сийбрена Отто привела к серии экспериментов, где простые вещества начинают эволюционировать, бороться за выживание и даже создавать экосистемы. Ученые заявляют, что они нашли ключ к разгадке того, как неживая материя превращается в живую. И ответ кроется не в ДНК, а в фундаментальных законах физики.
Споры о том, что такое жизнь и как она возникла, длятся веками. В 1944 году физик Эрвин Шрёдингер в книге «Что такое жизнь?» предположил, что живые системы избегают равновесия, потребляя энергию извне. В 1977 году нобелевский лауреат бельгийский физик Илья Пригожин описал, как сложные структуры вроде ураганов самоорганизуются, нарушая термодинамические законы. Но эти идеи не объясняли главного — как химия перешла в биологию.
Долгое время ученые делились на два лагеря. Одни считали, что жизнь началась с самокопирующихся молекул вроде РНК. Другие настаивали: сначала появились метаболические циклы, превращающие вещества в энергию. Обе теории упирались в вопрос определения жизни. Биолог Эдвард Трифонов в 2010 году проанализировал 123 научных определения жизни и выделил два общих признака: самовоспроизведение и эволюцию. Но даже это не помогло найти точку, где заканчивается химия и начинается биология.
В 2003 году химик Адди Просс из Университета Бен-Гуриона предложил радикальную идею. Он заявил, что жизнь — это не набор молекул, а особое состояние материи, подчиняющееся законам динамической кинетической стабильности (ДКС). В отличие от классической термодинамики, где системы стремятся к равновесию (как шар, скатывающийся вниз), ДКС описывает системы, которые «карабкаются вверх», используя энергию для поддержания сложности.
Пример — костер. Дрова не горят сами по себе, но если поджечь их, пламя будет сохранять форму, пока есть топливо. Так и жизнь: клетки постоянно обновляются, потребляя ресурсы, чтобы избежать распада. «Динозавры вымерли, а бактерии существуют миллиарды лет, потому что их популяции динамически стабильны», — объясняет Просс.
В 2010 году команда Сийбрена Отто в Гронингенском университете (Нидерланды) случайно создала первые синтетические молекулы, способные к самокопированию. Ученые работали с пептидами — цепочками аминокислот, которые спонтанно сворачивались в кольца, формируя трубчатые структуры. Эти трубки ускоряли образование новых молекул, запуская цепную реакцию.
К 2021 году Отто проверил теорию Просса. Он создал два типа репликаторов: маленькие (быстро размножались) и большие (медленнее делились, но дольше сохранялись). В смеси с ограниченными ресурсами выжили только крупные молекулы. Это повторило принцип естественного отбора — но в пробирке, без ДНК. «Мы показали, что эволюция к сложности возможна даже в неживых системах», — говорит Отто.
В 2025 году эксперимент усложнили. Ученые добавили три типа репликаторов, конкурирующих за одни «стройматериалы». Сначала они подавляли друг друга, но когда каждому дали уникальные предпочтения (аналог экологических ниш), система стабилизировалась. Так впервые воспроизвели экологический принцип конкурентного исключения — основу биологического разнообразия.
Эти опыты подтвердили: ДКС — движущая сила, которая превращает хаотичные молекулы в сложные структуры. Физик Чарльз Кочер из Онкологического центра Слоан Кеттеринг (США) смоделировал подобные системы на компьютере. Его вывод: эволюция началась задолго до появления организмов. «Жизнь не породила эволюцию — она сама стала ее продуктом», — заключает Просс.
Но как измерить прогресс? Просс считает, что системы в состоянии ДКС неумолимо усложняются. Однако биологи напоминают: эволюция не всегда движется к сложности. Например, пещерные рыбы теряют зрение, а бактерии упрощают геномы, экономя ресурсы.
Астробиолог Майкл Вонг из Института Карнеги предложил альтернативу — концепцию «функциональной информации». Например, крыло птицы содержит данные об аэродинамике, даже если его структура проста. Таким образом, даже упрощение может увеличивать информацию, полезную для выживания.
Самый спорный вывод Просса — связь ДКС с зачатками сознания. Он утверждает: зависимость систем от внешней среды — это «примитивное осознание». «Чтобы выжить, система должна “чувствовать” окружение и адаптироваться. Это начало ментального измерения», — говорит он.
Нейрогенетик Кевин Митчелл из Тринити-колледжа (Ирландия) критикует эту идею: «Сводить сознание к химии — все равно что объяснять полет самолета таблицей Менделеева». Но Просс настаивает: разум — продукт физических процессов, и ДКС может быть их основой.
Работы Отто и Просса не ставят точку в спорах о происхождении жизни, но меняют сам подход к вопросу. Если жизнь — состояние материи, а не уникальное стечение обстоятельств, шансы найти ее за пределами Земли резко возрастают. Уже сейчас ясно: граница между живым и неживым гораздо тоньше, чем кажется. А эксперименты с молекулами-репликаторами открывают путь к созданию искусственных форм жизни — или пониманию того, как они возникли четыре миллиарда лет назад.
-----
Смотрите нас на youtube. Еще больше интересных постов на научные темы в нашем Telegram.
Заходите на наш сайт, там мы публикуем новости и лонгриды на научные темы. Следите за новостями из мира науки и технологий на странице издания в Google Новости
