Кошелев Вадим Викторович
Как неживое стало живым

Самиздат: [Регистрация] [Найти] [Рейтинги] [Обсуждения] [Новинки] [Обзоры] [Помощь|Техвопросы]
Links
Кожевенное мастерство: сумки, ремни своими руками
 Ваша оценка:
  • Аннотация:
    В этой статье речь пойдет не о любой гипотетической форме жизни, а о привычной нам земной - клеточной, белковой. Когда Земля только сформировалась, такой жизни на ней не было. Планета существовала. Шли химические реакции. Остывала поверхность, появлялась вода, формировалась атмосфера. Но клеток, белков и организмов еще не существовало. А потом они появились.
  В прошлый раз мы выяснили, что Земле подозрительно много раз повезло.
  Подходящая звезда. Нужная орбита. Жидкая вода. Атмосфера. Магнитное поле. Луна. Более-менее удачные соседи.
  Отлично.
  Планета готова.
  Только есть одна небольшая проблема.
  Она мертвая.
  Как неживая химия однажды превратилась в первую живую систему, мы до сих пор точно не знаем.
  Но прежде чем разбираться с целой клеткой, начнем с вещи гораздо проще.
  С одного белка.
  
  Один белок. Всего один
  
  Белок - это длинная цепочка из аминокислот.
  Даже небольшой белок может состоять примерно из ста аминокислот.
  При этом аминокислоты бывают разных видов. Для строительства белков земная жизнь использует около двадцати основных.
  Представьте цепочку из ста мест. На каждое место можно поставить одну из двадцати разных деталей.
  Причем имеет значение их порядок.
  Поменяли детали местами - получили уже другой белок. Он может работать иначе или вообще оказаться бесполезным.
  Сколько существует вариантов для цепочки всего из ста аминокислот?
  Примерно 1 с 130 нулями.
  Если бы нам была нужна одна определенная последовательность, а аминокислоты соединялись совершенно случайно, шанс получить именно ее с первой попытки составлял бы примерно:
  один из числа с 130 нулями.
  Для сравнения: число атомов во всей наблюдаемой Вселенной оценивают примерно как единицу с 80 нулями.
  И мы пока пытаемся получить не жизнь.
  Не клетку.
  Всего один белок.
  Здесь, правда, нужно сделать важную оговорку.
  Это не означает, что существует только одна правильная последовательность и природа обязана была случайно угадать именно ее. Работать могут разные последовательности, первые полезные цепочки могли быть короче, а химические реакции вовсе не обязаны действовать как абсолютно случайная лотерея.
  Поэтому число с 130 нулями - не "вероятность возникновения жизни".
  Оно показывает другое: даже у одного небольшого белка число возможных вариантов становится астрономическим.
  
  А если природе немного помочь?
  
  Аминокислоты умеют соединяться и без живых организмов.
  В 2023 году ученые Университета Тохоку в Японии нагревали и высушивали растворы аминокислот с борной кислотой. Им удалось получить цепочки глицина длиной до 39 звеньев.
  Получилось.
  Тридцать девять аминокислот соединились.
  Жизнь?
  Нет.
  Это была химическая цепочка.
  Она не питалась, не росла и не размножалась.
  И это важная разница.
  Соединить аминокислоты - еще не значит получить работающий белок. А получить работающий белок - еще не значит получить жизнь.
  
  Хорошо. А теперь клетка
  
  Вот теперь можно увеличить масштаб.
  Одного белка для жизни явно недостаточно.
  Для ориентира посмотрим на одну из самых простых живых клеток, созданных современной наукой, - JCVI-syn3A.
  Это не модель первой жизни. Это современная бактериальная клетка, которую ученые специально максимально упростили.
  И даже после такого "облегчения" в ее геноме осталось 493 гена, причем 452 из них кодируют белки.
  То есть мы только что говорили об одном белке.
  А здесь их производство уже описывается сотнями генов.
  Кроме того, клетке нужна оболочка.
  Нужно хранить наследственную информацию.
  Нужно ее копировать.
  Нужно получать энергию.
  Нужно строить новые белки.
  Нужно расти.
  И наконец, нужно разделиться надвое так, чтобы обе новые клетки смогли продолжить жить.
  Причем все это должно работать одновременно.
  Ирония в том, что даже эту искусственно упрощенную клетку мы понимаем не до конца: функции примерно девяноста ее генов все еще остаются неясными.
  
  А если клетку собрать руками?
  
  Ученые пытаются и это.
  Исследователи Университета Осаки, например, создали клеткоподобную систему, поместив в микроскопические капли искусственную РНК и несколько десятков готовых белков.
  РНК внутри могла копироваться, изменяться, а более успешно размножающиеся варианты постепенно вытесняли остальные. Система демонстрировала настоящую дарвиновскую эволюцию.
  Звучит уже почти как жизнь.
  Но только почти.
  Все необходимые биохимические компоненты ученые подготовили заранее, а для продолжения эксперимента систему приходилось обслуживать извне. Это была модель некоторых важнейших свойств жизни, а не полностью самостоятельная клетка.
  То есть человек берет готовые компоненты.
  Отбирает их.
  Соединяет.
  Создает нужные условия.
  И получает систему, которая начинает демонстрировать отдельные свойства живого.
  Очень серьезное достижение.
  Но молодой Земле, насколько нам известно, лабораторию никто не выдавал.
  
  Так что же мы знаем?
  
  Мы знаем, что аминокислоты могут возникать без жизни.
  Знаем, что они могут соединяться в цепочки.
  Умеем создавать отдельные части клеточных систем.
  Умеем даже собирать конструкции, способные копировать наследственную информацию и эволюционировать.
  Но мы пока не можем указать полную последовательность событий:
  вот здесь была только неживая химия, а вот так из нее получилась первая система, которая сама поддерживала себя и размножалась.
  Это не означает, что возникновение жизни невозможно.
  И мы не можем честно назвать вероятность этого события - ни один шанс на миллиард, ни один на триллион, ни один на число с сотней нулей.
  Мы просто пока не умеем ее рассчитывать.
  Но разница между фразами
  "мы получили некоторые строительные детали жизни"
  и
  "мы знаем, как возникла жизнь"
  все еще довольно велика.
  В прошлый раз Земле повезло со звездой, орбитой, водой, атмосферой, Луной и еще целым набором обстоятельств.
  После этого оставалась сущая мелочь.
  Ожить. И, похоже, именно эта "мелочь" оказалась невозможной.
 Ваша оценка:
Связаться с программистом сайта.

Новые книги авторов СИ, вышедшие из печати:
О.Болдырева "Крадуш. Чужие души" М.Николаев "Вторжение на Землю"

Как попасть в этoт список

Кожевенное мастерство | Сайт "Художники" | Доска об'явлений "Книги"