Наши развилки. Развилки эволюции природы на пути к человечеству. Валерий Николаевич Бескопыльный

фильтрация флюидов через коллекторы гидротермальных построек обеспечивала градиент протонов между потоком теплых щелочных растворов с низким содержанием протонов на внутренней стороне резервуара и прохладной кислой океанической водой, богатой протонами, на внешней стороне трубообразного резервуара. Этим самым в сети неорганических ячеек создавалось подобие условий в живых клетках, которые нуждаются в протонном градиенте на своих мембранах, чтобы хранить энергию. Кроме того, благодаря восходящему движению теплых гидротермальных растворов внутри резервуаров поставлялись в мелкие пустоты коллекторов новые порции химических веществ и удалялись из них продукты реакций. Эта химическая циркуляция в неорганических инкубаторах напоминала зачатки обмена веществ (метаболизма) в живых организмах. В результате реализовался синтез нуклеотидов из присутствующих в микрополостях-инкубаторах жизни компонентов (сахаров или их заменителей, фосфатов и нуклеиновых оснований).

      Наличие нуклеотидов в минеральных инкубаторах жизни, а также энергии градиента протонов и глубинного источника широкого набора химических элементов позволило осуществить следующий этап эволюции – при периодическом повышении температуры синтезировать из нуклеотидов сложные органические молекулы (коммунальное сообщество) – предшественники каталитического РНК, которые условно назовем «прото-РНК». Полагаем, что в огромном количестве инкубаторов жизни появилось значительное число прото-РНК, которые, по-видимому, отличались между собой в каких-то компонентах. Какие-то из этих природных генетических полимеров, используя циркуляцию термальных растворов, изобрели процессы примитивного метаболизма. Метаболизм обеспечивал снабжение наиболее успешных представителей прото-РНК необходимыми ресурсами из окружающей среды. Прото-РНК использовали эти ресурсы недр для своего дальнейшего усложнения (развития), т. е. для устойчивого роста.

      Постепенное усложнение прото-РНК на протяжении миллионов (!) лет привело к синтезу рибозимов (каталитических РНК), которые имели много общего с известными ныне молекулами РНК. Эти рибозимы были способны катализировать в минеральных микропустотах-инкубаторах химические реакции по самовоспроизводству и эволюционированию большого количества цепей РНК для формирования «мира РНК[51]». В те времена РНК-молекулы являлись, фактически, целыми организмами, в которых каталитическая РНК исполняла функции ДНК и ферментов, обеспечивала жизнь всего организма. Так, что каталитическая РНК стала первым репликатором[52], обладавшим свойством наследования информации о строении и функциях. Надежное самовоспроизведение (репликация) могло происходить не только путем химического катализа, но также благодаря разделению молекулы (набора молекул) каталитической РНК на части в процессе выдавливания из поры (трещины)

51

Мир РНК – гипотетический этап возникновения жизни на Земле после того, как молекулы РНК выполняли функции хранения генетической информации и катализа химических реакций по самовоспроизводству. Впоследствии комплекс РНК изобрел мембрану для обособления от внешней среды и эволюционировал в современную ДНК-РНК-белковую жизнь. Идея мира РНК возникла у Карла Вёзе в 1968 году, была развита Лесли Орджелом и окончательно сформулирована Уолтером Гильбертом в 1986 году. В XXI веке гипотеза находит всё больше подтверждений.

52

Репликатор – (от лат. replicatio – «возобновление») – предполагаемая предклеточная химическая система, способная к репликации, т. е. к размножению, раздвоению с определенными наследственными изменениями.