Химия жизни и главный урок эволюции

Мы не знаем и, вероятно, никогда не узнаем, как зародилась жизнь. Сколько бы сил ни потратили на эту задачу химики, информатики, биологи, физики, философы, мы в лучшем случае получим лишь приближение к решению, но никогда решение в точности. Просто потому, что слишком много времени прошло и прямых улик скорее всего не осталось. Будут версии, будут теории — по-разному, но в общем хорошо объясняющие начальный толчок и первые шаги живого — но поставить точку и выбрать единственно правильную версию, конечно, не удастся.

С другой стороны, так ли уж она необходима? Ведь увлекателен сам поиск, промежуточные находки и предположения, позволяющие ставить новые вопросы и проводить новые параллели, уже не связанные с собственно зарождением жизни. Вспомните Кристофа Адами: его концепция жизни как информационного феномена приносит свои плоды, например, в исследованиях космоса, где с её помощью разрабатывают новаторские методы поиска живого за пределами нашей планеты. Точно так же работа, о которой сегодня пойдёт речь и которая, кстати, перпендикулярна наработкам Адами в инструментальном смысле, выводит на вопрос прямо-таки библейский: о необходимости смерти, ни больше ни меньше!

Работа эта выполнена группой голландских химиков (Sijbren Otto и др.) и опубликована в последнем номере журнала Nature Chemistry. Я не химик, а потому опишу её очень приближённо — и если среди читателей найдутся специалисты, то как всегда буду признателен за дополнения и поправки. Но суть проста. Голландцы смогли первыми смоделировать с помощью искусственных, т.е. «собранных вручную», химических соединений, фундаментальные механизмы жизни, а именно репликацию и видообразование.

OTTO

Крутится всё вокруг созданной в лаборатории молекулы, часть которой составляют пептиды (дальние родственники белков: они тоже составлены из аминокислот, но в тысячи раз короче). Помещённая в благоприятную среду, такая молекула начинает усложняться: заимствует из питательного раствора «строительные блоки» («пищу»), присоединяет их к себе и таким образом формирует кольцеобразную структуру. Затем кольца выстраиваются в пирамиду. Пирамида, в свою очередь, растёт до некоторой высоты, после чего распадается на две независимых части — которые продолжают «развиваться» аналогичным образом. И, поскольку процесс копирования подвержен сбоям, «дети» слегка отличаются от «родителей», что, в частности, позволяет им «учиться» использовать новые строительные блоки, т.е. фактически образовывать новые «виды».

Правда напоминает живую клетку? Авторы, впрочем, не претендуют на разгадку зарождения жизни. В их понимании это просто интересная модель, демонстрирующая возможность появления живого чисто химическим путём. Так же молекулы могли самоорганизоваться в «первичном бульоне» миллиарды лет назад. Главная заслуга голландцев в том, что они первыми добились этого на искусственных химикатах (без применения сложных образований вроде РНК, которые сами порождены эволюцией живого). Их работа доказывает, что возникновение процессов, характерных для живой природы, возможно на сравнительно простых химических соединениях, что сильно повышает шансы зарождения жизни без привлечения разумного творца.

Однако самое вкусное в том, куда эксперимент собираются двигать дальше. Сейчас в построенном голландцами реакторе отсутствует внешняя сила, которая принуждала бы биоподобных репликантов (кольца и пирамидки) к самосовершенствованию. Выражаясь образно, они существуют в раю, где еды всегда достаточно и размеры которого бесконечно велики. Поэтому авторы эксперимента намерены приблизить условия к реальным, а именно ужесточить их: изменять со временем и устроить так, чтобы наименее приспособленные особи из реактора вымывались. Попросту, они планируют ввести в свой симулятор смерть. И это демонстрирует эволюцию с неожиданной стороны.

В самом деле, нам, с нашей вечной мечтой о бессмертии, трудно согласиться с принципом о необходимости ограничения продолжительности жизни. Но получается, эволюции без смерти не бывает.

Что произойдёт, если оставить устроенный исследователями «рай» без изменений, в том виде, в каком он существует сейчас? Живое станет расти хаотично, не имея направления для развития. Вероятно, виды, наиболее быстро размножающиеся, получат преимущество, но в итоге, использовав все питательные вещества или ограниченная пространством, «цивилизация» колец и пирамид застынет. Чтобы развитие продолжилось, необходимо ввести принцип смертности!

Это может сделать творец, изменив условия таким образом, что наименее приспособленные станут разрушаться или вымываться из раствора (как и планируется). Но это может сделать и само творение — научившись пускать в пищу менее «талантливых» собратьев. В обоих случаях результат один: менее приспособленный выстелит своими костями дорогу более приспособленному. И эволюция не только продолжится, а и, вероятно, пойдёт быстрее: ведь у видов появится стимул цепляться за жизнь, а у популяции в целом — естественный отбор в чисто дарвиновском понимании.

Тут, правда, мы ступаем на скользкую тропу предположений, подменяя эксперимент гипотезой. Точно так же можно предположить, что роль смерти в качестве двигателя эволюции способно сыграть, например, разделение полов: скрещивание наиболее удачных особей тоже, возможно, поспособствует более быстрому продвижению по эволюционному древу. Однако аргументом в пользу решающей роли смерти служит ограниченность ресурсов. Реальный мир ведь сильно отличается от райских кущ. Энергия конечна, жизненное пространство ограничено — значит, каким бы хитрым трюкам репликанты ни научились, старикам придётся освобождать место, уступать его молодым. Уступить место в их же собственных интересах, если только они «мыслят» как популяция, а не как отдельная особь.

Печальная правда жизни! Грустный урок, не заучив которого, эволюция не пустила бы нас дальше первого класса…

Source

Pin It

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *