Нечто между жизнью и смертью

Все энергетические процессы в живой клетке связаны с переносом заряда через мембраны митохондрий.
Источник: sciencenews.org

Первая книга Моисеевой Торы, или Пятикнижия, говоря о сотворении мира, указывает на то, что творец-креатор первым актом своим отделил свет от тьмы. Многие ученые убеждены, что для возникновения такого космического феномена, как жизнь, прежде всего нужен свет, энергия фотонов которого тратится на поддержание тока ионов сквозь пленки-мембраны. Эти мембраны легко образуются в присутствии вездесущего фосфора из молекул жирных кислот с длинными «хвостами». О мембранных оболочках стало известно лишь полвека назад, когда при изучении тонкого строения клеток их удалось разглядеть с помощью электронного микроскопа.

Однако нелишне вспомнить о том, что мысли о возникновении жизни как таковой возникли намного раньше создания «электроники». Взять хотя бы знаменитые «коацерватные» капли, о которых говорил советский биохимик, академик Александр Опарин (1894–1980). Их существование было впервые предложено в далеком 1922 году. Никто не мог объяснить, что это за капли, и лишь сам ученый в доверительных беседах пояснял, что взял для их названия латинское слово сеrvаtiо – «коплю», накапливаю (финансовая гвардия в Италии называется сеrvisia)...

Сегодня известны гигантские протеиновые системы, в которых происходит преобразование-«конверсия» энергии фотона в электронный потенциал. Важную роль в этом процессе играет фермент АТФаза. Этот уникальный белок имеет вращающуюся головку: при ее движении по часовой стрелке синтезируется молекула АТФ, то есть запасается энергия, а в обратном направлении – АТФ расщепляется, высвобождая накопленную энергию, идущую на «активацию» тех же ферментов. В принципе в течение довольно долгого времени в этой свето-химической протеиновой системе видели исходное звено всей жизни на Земле. Однако┘

Однако в глубинах Атлантического, а затем и в других местах Мирового океана были найдены знаменитые «каминные трубы» – горячие источники, выносящие нагретую воду с многочисленными химическими составляющими. Оказалось, что вокруг подобных труб цветет самая что ни на есть богатейшая по видовому составу жизнь, черпающая отнюдь не световую энергию, которая просто физически не может пронизать толщу воды. Открытие явилось очередным «ударом» по Дарвину, считавшему, что жизнь зародилась в хорошо прогретой воде луж и подобных мелких водоемов. Но дарвинистам не впервой испытывать подобные удары судьбы – чего стоило например открытие того, что ген представлен нуклеиновой кислотой, а не белком.

Кстати, с нуклеиновой кислотой, а именно – с РНК (рибонуклеиновая кислота), связано одно из самых последних открытий в области протобиологии. В номере журнала Nature за май прошлого года сотрудники Манчестерского университета под руководством Дж. Сазерленада опубликовали статью, в которой описали получение РНКовых нуклеотидов – звеньев длинной цепи молекулы – из простых веществ – таких, как синильная кислота и аммиак. Дж. Джойс, сотрудник Исследовательского института в калифорнийской Ла-Джолле, заявил тогда, что статья эта – крупнейший шаг в данной области за долгие годы.

Сам Джойс чуть ранее писал в журнале Science, что ему удалось создать две РНК, которые являются «автокатализаторами» синтеза друг друга! «Мы наконец-то получили бессмертную молекулу, – подчеркнул он по этому поводу, имея в виду процесс передачи информации, записанной на химическом носителе. – Это не живая система, которая тем не менее выполняет центральную функцию жизни, а именно репликация, или самовоспроизведение».

Удалось вроде бы решить и проблему хиральности всего живого на Земле. Это явление было открыто еще Луи Пастером в XIX веке, и его природа до сих пор не объяснена. Явление легко демонстрируется на примере руки и перчатки – последняя не подходит, если ее надевать не на ту руку. Сотруднице Лондонского имперского колледжа Д.Блэкмонд удалось разделить смесь правых и левых химических соединений, в том числе и аминокислот, подвергая ее последовательным циклам замораживания и нагревания. Подобная простота воздействия буквально поразила ученых, которые ранее пытались объяснить хиральность аминокислот и сахаров в нуклеиновых кислотах чуть ли не воздействием вселенского «разума» в виде космического излучения или несоблюдения четности при альфа-распаде радиоактивного кобальта.

Если эти новейшие открытия явятся краеугольными камнями нового понимания исходных процессов возникновения земной жизни, то станет возможным «конструировать» жизнь в специфических условиях, существовавших некогда на только что образовавшейся Земле. Понимание этих основ позволит более целенаправленно искать зачатки жизни на других планетах Млечного пути. Но и на Земле разгадка механизмов синтеза РНК и ДНК позволит понять природу мутаций, некоторые из которых ведут к генетическим заболеваниям. В конце концов не останутся без хлеба и философы, которые получат лишнее подтверждение справедливости своего тезиса о том, что целое намного разнообразнее и функциональнее простой арифметической суммы его составляющих.