Формула Жизни - Александр Жаров

В процессе этой эволюции природа как бы на ощупь, случайно "пробует" очень много вариантов, из которых большинство приводит к тупикам. Но подобно тому, как ручеек воды причудливо прокладывает своё русло через пересеченную местность, общее направление организации материи прослеживается вполне уверенно. В этом общем направлении ни одно из звеньев эволюционного процесса не может быть выброшено.

- Вернемся всё же к первобытному океану, - не отрывая от меня гипнотизирующего своей невозмутимостью взгляда, спустя некоторое время сказал старец. - Вам известно хотя бы в общих чертах внутреннее устройство всего живого?

Я задумался. А что, действительно, я знаю? Да почти ничего! И при этом тешил себя иллюзиями, что интуитивно чувствую свое предназначение. Сюда бы Фрэнсиса или Стива - уж они-то в биологии сильны!

- Мне знакомы самые азы, - я пожал плечами. - ДНК, кодирующая любую клетку и их взаимное пространственное расположение, то есть конкретный организм, состоит из очень длинной цепочки нуклеотидов четырех разновидностей. Белки, из которых построена оболочка и внутренности клетки, а, следовательно, и организмы - из 20 видов аминокислот, соединенных в сверхгигантские цепи. И подобно тому, как из 30 букв сложены миллионы слов, существуют миллионы видов белков, резко отличающихся по свойствам: есть среди них тянущиеся как резина или прозрачные, как стекло, водоупорные или сверхпрочные, и так далее. Огромное разнообразие их свойств определяется тем, что эти гигантские молекулы обычно имеют ветвящуюся структуру, и каждый вид белка по-разному свернут в трёхмерном пространстве.

- Всё правильно. Только маленькое уточнение. Конкретные белки, необходимые конкретной клетке, постоянно синтезируются по ДНК (в соответствии с последовательностью нуклеотидов в ней). Из поступающих снаружи с пищей "кирпичиков" - аминокислот. Отработавшие "своё" белки разрушаются и заменяются. А сама ДНК содержится в ядре клетки.

Затем, закончив "вводный инструктаж", старец Аид, можно сказать, "на пальцах" описал возникновение жизни. Эта информация была для меня совершенно новой, и я застыл в кресле, стараясь не упустить ни слова...

В те далёкие времена, когда образовалась Земля, говорил Аид, океан кишел самыми разными молекулами. Их было несчётное, невообразимое количество. Они вступали между собой в реакции, распадались на части. Солнечная энергия, "его величество случай" и время - вот всё, что для этого было нужно, и всего этого оказалось предостаточно. Среди других молекул плавали нуклеотиды. Но они обладали кое-какими особенностями.

Наглядней всего будет взять в качестве модели всем знакомую застёжку-молнию, объяснял старец. Каждое её металлическое звено - нуклеотид. Но так как их четыре вида, а не один, лучше представить себе особую молнию, у которой тоже четыре вида цепляющихся выступов на кончике металлической пластинки: круглый (входит только в круглый паз), квадратный (входит в квадратный), треугольный (входит в треугольный), прямоугольный (входит в прямоугольный).

Разъединим такую молнию вдоль, на две части, мелко-мелко порежем на отдельные металлические пластинки и бросим их свободно плавать среди куч прочего хлама (символизирующего другие молекулы). Теперь представим, что случайно столкнувшиеся металлические звенья могут прочно присоединяться к бокам друг друга (как в молнии) и непрочно - со стороны выступов (круглый - только с круглым, квадратный - только с квадратным, и так далее). Это и есть модель, соответствующая свойствам соединенных молекул нуклеотидов (ДНК).

Далее произошло вот что: после появления первых, случайным образом выстроенных обрывков-половинок  молний процесс их самообразования значительно ускорился. Такой обрывок превращается как бы в матрицу, притягивая и выстраивая  вдоль себя соответствующие свободно плавающие звенья (напротив круглого - круглый, квадратного - квадратный, и так далее). Эти отдельные, налипшие по всей длине матрицы, субъединицы прочно соединяются между собой (своими боками), образовывая копию исходного обрывка молнии. В таком состоянии данный кусок будет представлять собой "застегнутую" молнию. Но мы помним, что разорвать ее очень тяжело поперек и относительно легко - вдоль. С течением времени из-за случайных внешних воздействий это и происходит. Тогда каждая разъединившаяся половинка вновь выстраивает свою копию из свободных одиночных частичек, и когда они опять разъединятся, их станет уже четыре, затем восемь, шестнадцать, тридцать две и так далее. "Неживое" приобрело первое свойство "живого" - способность к самокопированию.

Процесс размножения гигантских ДНК-подобных молекул принял "взрывообразный" характер. Через относительно ничтожное время (возможно, десяток миллионов лет) воды Земли оказались заполонены несметным их количеством. Но при любом процессе копирования рано или поздно неизбежно происходят ошибки и размножаются неточные копии оригинала. Следовательно, сформируются разнообразные молекулы. Но такие первичные ДНК не просто цепочка абстрактных символов. Они обладают химической индивидуальностью, влияющей на их поведение. Конкретная последовательность нуклеотидов определяет свойства молекулы, особенно характер её свертывания в растворе, что влияет на её устойчивость и на способность размножаться. В лабораторных опытах было доказано, что система подобных самокопирующихся ДНК подвержена своего рода естественному отбору, при котором в зависимости от конкретных условий начинает преобладать та или иная последовательность...

"Вот она, промежуточная форма - "живое" и "неживое"", - я это понял, и всё сразу показалось значительно проще. На время Аид умолк, предоставляя мне возможность, налить чаеподобный ароматный напиток и собраться с мыслями, затем продолжил:

- Молекула, образованная порой очень протяжённой цепью нуклеотидов, обладает двумя важными свойствами: закодированная в их последовательности информация о собственном строении передаётся в процессе размножения, а уникальная пространственная структура определяет характер взаимодействия с внешней средой. Оба свойства резко ускоряют эволюцию этих молекул. В таком сверхпримитивном "организме" нуклеотидная последовательность аналогична наследственной информации (генотип). Пространственная укладка аналогична сумме признаков организма, подверженных действию естественного отбора (фенотип).

Механизм отбора очень прост. Арбитром, определяющим, какая ДНК в конкретной среде лучше, является только время, двигателем - лучи Солнца. В самом деле, если взять, предположим, две разных ДНК, обладающих разными скоростями и точностью копирования, различной стабильностью копий, то, в конце концов, с течением времени более совершенная модель захватит всё пространство, используя для самовоспроизводства и нуклеотиды из "слабой" ДНК. Но "совершенная" ДНК тоже иногда рождает "сбойные" копии, некоторые из которых окажутся ещё лучше (пусть даже только одна из миллиона) и быстро размножатся, если они действительно лучше; другие, возможно, смогут дополнять чем-то родительскую ДНК (например, разрушать чужеродные молекулы). Так рождается постоянно совершенствующееся и конкурирующее сообщество.