Проблемы Эволюции |
Главы о происхождении жизни и древнейших этапах ее эволюции. Из неопубликованной книги. © А.Ю.Журавлев, 2003.
«...а получившееся месиво взболтали угольной лопатой, скособоченной влево, и кочергой, скрученной в ту же сторону, в результате чего белки всех будущих земных существ стали ЛЕВОвращающими...»
Станислав Лем
Ученые продолжают спорить, кого же Бог создал по своему образу и подобию: обезьяну или бактерию? Первичного бульона на всех не хватило. Была ли жизнь на Марсе? А на Земле? Сколько инопланетных бактерий и гуманоидов ежегодно посещает Землю? Холодный душ и горячие источники. От жизни камней до окаменелостей.
В средние века споры о происхождении жизни полыхали (в переносном, а часто и в прямом для проигравшей стороны смысле) по поводу ее источника: Бог или дьявол? Иными словами, сверху жизнь спущена на Землю или исторгнута из раскалённого подземного ада? Как ни странно, если отбросить благодатное и инфернальное начала, в начале ХХI века смысл разногласий остался прежним: занесена жизнь на Землю из космоса или имеет вполне земное происхождение, но зародилась в горячих источниках, бьющих из нутра планеты?
При возрасте Земли около 4,5—4,6 миллиардов лет древнейшие осадочные породы, которым 3,86 миллиарда лет уже несут в себе следы жизни. А 3,5 миллиарда лет на планете уже существовала не просто жизнь, а целые сообщества организмов, хотя состояли они из одних бактерий. Получается, что для преобразования химической преджизни в биологическую жизнь понадобилось каких-то полтора миллиарда лет. Не маловато ли получается?
Попытки разрешить проблему нехватки рабочего времени увели исследователей за пределы планеты. Правда, это скорее уход от проблемы происхождения жизни, чем подход к ней. В конце концов, а откуда она взялась там? Тем не менее, уже в начале XX века, когда не подозревали, насколько стара и сложна (даже на молекулярном уровне) земная жизнь, шведский физхимик Сванте Аррениус заговорил о «панспермии». Он предположил, что вся вселенная просто напичкана семенами жизни. Семена могли быть размером с мельчайшие (при том ещё не самые мелкие) организмы, то есть — около микрометра (1 микрометр = 0,001 миллиметра). Этот размер вписывается в длину волн, излучаемых звёздами-карликами, и семена могли бы переноситься давлением света. Полвека спустя английский биофизик Фрэнсис Крик расшифровал строение молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), из которой состоят хромосомы. Убедившись насколько всё сложно в казалось бы самых простых жизненных проявлениях, он в сердцах высказался о «панспермии», направленной специальной миссией.
«Направленная панспермия» саморазвилась в народном сознании в идею «пришельцев». Особенно бурно идея зажила в последние лет тридцать. Любители зелёных человечков готовы принять за своих обожаемых кого и что угодно. Манекены, на которых испытывали новый парашют: в уфологических изданиях они проходят как задохнувшиеся воздухом пришельцы. Космические аппараты, правда земного происхождения («Вояджер-Марс»), остатки монгольфьеров и тому подобное — всё выдаётся за дело рук (или щупалец?) любимых инопланетян.
Создатель «Парка юрского периода» Майкл Крайтон в своём не столь известном романе «Штамм “Андромеда”» рассчитал вероятность соприкосновения землян с инопланетными формами жизни различного уровня сложности. На каждого припарковавшего свою тарелку в неположенном месте гуманоида мы должны встречать 39 сложных многоклеточных с развитым мозгом (например, лемовских курдлей с Энции), 70 многоклеточных с примитивной нервной системой (вроде марсианских пиявок братьев Стругацких), 970 низших многоклеточных, 3920 простейших и так далее. А теперь, читатель, приготовьтесь узнать суровую правду. Приготовились? Вспомните, сколько людей за последнее время воочию видели гуманоидов? Помножьте теперь это число на количество всех других инопланетных форм жизни. Теперь вы поняли, что на Земле уже давно нет ничего своего. Ну что, скажите, земного во всех этих грибах и политиках? Нас, настоящих землян, осталось только двое. Причём в себе-то я не сомневаюсь.
Ну, а если всерьёз попросить отозваться братьев по разуму или хотя бы сестёр по самовоспризводству? (Воспроизведение себе подобных всё-таки пока считается основным отличием материи живой от неживой).
Последние годы принесли массу открытий инопланетного микромира. Метеориты, особенно углистые хондриты, действительно содержат самые разные органические вещества — жиры, углеводы и органические кислоты, в том числе аминокислоты. (Последние служат основным строительным материалом для белков). В кометах тоже обнаружены предшественники сложных органических молекул. Межзвёздная пыль — и та на три четверти состоит из органических молекул. Среди них попадаются такие сложные соединения, как этиловый спирт. (Причём количество последнего превышает массу Земли). Замёрзшие в межзвёздном пространстве микроскопические пылинки несут на своей поверхности половину рассеянных там углерод- и азотсодержащих соединений, а также кислорода. Облучаясь ультрафиолетом, они превращаются в настоящие цеха по сборке органических соединений из многократно повторяющихся молекулярных блоков. Из таких блоков и строится жизнь.
Правда, на внеземных объектах органические вещества перемешаны несколько по другому. Они являют собой смесь из равных долей правых и левых изомеров. (Изомерами называют химические соединения, одинаковые по составу и молекулярной массе, но различающиеся по положению образующих их атомов в пространстве). Тогда как все молекулы живых организмов хирально чисты. Хотя «хира» по-гречески значит рука, хиральная чистота к обязательному помыву рук перед едой отношения не и имеет. А вот перед изучением метеоритов — руки мыть обязательно. Иначе не только хиральная чистота нарушится, но и грибы на этих метеоритах вырастут. И, к сожалению, даже не белые. Занести земные микрооорганизмы на упавшие «звёздные камни» намного проще, чем наоборот. Особенно если куски метеоритов попылились энное количество лет на полках и похватались разными немытыми руками. Вот и кишат вполне земные бактерии на журнальных и газетных фотографиях, выдаваемые за «инопланетные существа».
Одна из проблем «хиральной чистоты» как раз и заключается в том, что межпланетная органика к земной жизни прямого отношения не имеет. Поскольку на Земле все основные органические соединения пребывает только в одной из двух зеркально противоположных ипостасей. Вроде Оли или Яло из «Королевства кривых зеркал», но на молекулярном уровне. Все белки состоят из левовращающих аминокислот. Главные носители наследственной информации — нуклеиновые кислоты — образованы исключительно правовращающими сахарами. Лево- и правовращение означает влияние растворов этих веществ на прохождение сквозь них световых волн. А растворы ведут себя так, потому что все изомеры в них одинаковые. Если растворить метеоритные изомеры, то пропущенный пучок света пройдёт сквозь раствор без изменений. Ведь левые и правые изомеры там представлены поровну, и жидкость окажется «хирально грязной».
Поэтому присутствие даже очень сложных органических молекул среди метеоритного вещества само по себе ещё ни о чём не говорит.
Дождь метеоритов, наполненных внеземными микроорганизмами, на Землю всё-таки выпал. Первыми, следуя по пути, намеченному фантастической литературой, прибыли предки Аэлиты и уэллсовских осьминогов, прихватив заодно куски марсианской породы. Со времени открытия на Марсе «каналов» итальянским астрономом Джованни Скиапарелли (в конце 1870-х годов), на Земле с нетерпением ждали марсиан. Американский бизнесмен Персивал Лауелл несколько прямолинейно понял смысл итальянского слова «канали» (протоки) и основал обсерваторию по наблюдению за прокладкой марсианских каналов. По-видимому, в надежде стать первым американским подрядчиком, а, может быть, и в долю войти. В 1922 и 1924 годах американское правительство просило умолкнуть все радиостанции, чтобы услышать радиосигналы с Марса во время его сближения с Землёй. Марсиане голос не подали. Полёты советских «Марсов», а затем и американских «Викингов» окончательно рассеяли мечты о марсианских красавицах или хотя бы об осьминогоподобных завоевателях, которых мы бы всё равно героически победили. (Не мы — так земные бактерии, к которым у них не могло быть иммунитета. Гибель марсиан от инфекции изображена Гербертом Уэллсом очень правдоподобно).
Но в 1979—84 годах в Антарктиде нашли 12 марсианских кусочков. Их происхождение установлено по газовым пузырькам, навсегда застывшим в остекленевших включениях. По составу газ оказался идентичен атмосфере красной планеты, которую изучал присевший на Марс «Викинг». Предполагается, что осколки были выброшены оттуда ударом крупного метеорита или астероида 16 миллионов лет назад и свалились на Землю 17 тысяч лет назад. Результаты исследования марсианских реликвий показали, что порода содержит стабильные изотопы углерода в соотношении, заставляющем подозревать существование на Марсе (конечно, несколько миллиардов лет назад) фотосинтеза. Затем, хотя и не вполне убедительно, предъявили на опознание останки тех, кто этот фотосинтез осуществлял.
В общем и целом перенос бактерий и даже более высокоорганизованных существ с одной планеты на другую с помощью метеоритов и комет не так уж невероятен. Бактерии хорошо выдерживают очень высокие и низкие температуры, а также радиацию. Более того, даже миллионы нарушений в генах, произошедшие под влиянием ядерного излучения, у них залечиваются. На Луне бактерии со станции «Сервейор-3» выжили в течение 3 лет. (Кстати, высадка бактерий на Луне, которая целиком была делом рук человеческих, в бульварной литературе тоже преобразилась в свидетельство повсеместного существования жизни). На «Аполлоне-11» они в глубоком вакууме прекрасно выдержали скачки температуры от -124 до +59° С. В искусственно созданных атмосферах Венеры (чистый углекислый газ, давление в 50 атмосфер и температура +50° С) и Юпитера (давление в 102 атмосферы и температура +20° С) бактерии тоже гибнуть не пожелали. Вот только неизвестно, удалось ли бактериям хоть когда-нибудь стать космонавтами не по воле человека.
Могла ли жизнь на других планетах появиться независимо от нас? Трещины на поверхности Венеры намекают на существование горячих источников, хотя бы в прошлом. Метеорологические данные «Марс-Глобал-Сервейора» и «Марс-Патфайндера» согласуются со снимками посадочного модуля «Викинга», показавшими на грунте красной планеты лёд и снег. Согласно расчётам, грунтовой влаги там может быть не меньше, чем в земных почвах. Глубокие каньоны, прорезающие поверхность соседней планеты, могли быть оставлены водными потоками силой в несколько тысяч Енисеев. Когда-то они несли свои бурные воды в обширный северный океан. Его береговая линия отчётливо проступает до сих пор. На дне сохранились остатки морских солей. Может быть, где-то под поверхностью планеты ещё есть живительная влага. Предполагается, что в середине «марсианских хроник» эта планета была даже более тёплой и влажной, чем нынешняя Земля. Но бессмертный вопрос: «Есть ли жизнь на Марсе?» — пока остаётся без ответа.
И всё дальше к окраинам галактики стремятся космические зонды, туда, где вокруг огромных небесных тел обращаются спутники, по размерам не уступающие Земле. На Титане, спутнике Сатурна, с азотно-метановой атмосферой, богатой сложными углеводами, и с метаново-этановым океаном, вполне хватило бы материала для создания чего-нибудь жизнеутверждающего. Вулканическая активность, вызываемая на Европе, спутнике Юпитера, притяжением планеты-хозяина, может поддерживать под её ледяным панцирем жизнь, подобную беспросветной жизни на дне земных океанов.
Однако и выживаемость простых организмов в космическом пространстве, и возможность зарождения примитивных существ на других планетах отнюдь не свидетельствуют в пользу переноса жизни в готовом виде с планеты на планету. Такое путешествие предполагает не только удачный перелёт, но и мягкую посадку с последующим закреплением на чужой во всех отношениях планете. Очевидно, что последние два этапа переселения наименее осуществимы. Более вероятной представляется внеземная сборка некоторых органических молекул, которая в условиях космоса может проходить довольно интенсивно. Перенос их в готовом виде на Землю ускорил бы возникновение сложных составляющих уже на самой Земле.
Необходимое примечание: Знаете ли Вы, почему пришельцев всегда рисуют склизкими и зелёными? Потому, что, не имея иммунитета ни к какой земной заразе, они постоянно страдают от насморка и ходят в соплях. К сожалению (или счастью?), высадка на нашей планете неземного разума или хотя бы бактерий невозможна со времени появления на Земле жизни. Она мгновенно разделается с любой инородной органикой.
Поэтому приземлим наши фантазии и опустимся глубоко на дно. Там, в океанических рифтовых долинах раскалённая лава (с температурой около 1200 °C) поднимается из земных недр к поверхности. Ей навстречу до 15-километровой глубины по трещинам сочится морская вода и выносится обратно, уже будучи нагретой и обогащённой соединениями металлов и серы. Места, где изливаются горячие растворы, называются гидротермами. Благодаря тёмным «фонтанам» горячей воды со взвесью сернистого железа, они известны как «чёрные курильщики».
«Гидрос» и «терма» — греческие слова, обозначающие воду и тёплый источник, соответственно. У нас эти слова «укоренились» в гидроэлектростанциях и термах (римских банях). Известное латинское изречение «Иди ты в терму!» перешло в русский язык как «Иди ты в баню!» Подобно тому как римская терма подразделялась на фригидариум (холодную баню), тепидариум (тёплую) и калдариум (горячую), вокруг гидротерм существуют разные по степени нагрева зоны. Они населены организмами, приспособленными к различным температурным условиям. Объединяет этих существ общий источник питания (раствор гидротермы) и чувствительность к теплу. Например, креветки, плавающие вблизи гидротермы, воспринимают только инфракрасные волны. Если порыв придонного течения случайно оторвёт их от источника пищи, они не погибнут, а найдут ближайшую излучающую тепло, и, следовательно, инфракрасные лучи, гидротерму. (Но яркая вспышка, установленная на подводной фотокамере, ослепляет эти существа навсегда. Они теряют правильную ориентацию и гибнут).
Открытие в середине семидесятых годов XX века на огромных глубинах двустворок величиной с хороший башмак, сплетений из двухметровых трубчатых червей и креветочных стай вначале встретили с недоверием. Считалось, что отсутствие света, запредельное давление и голодный паёк — не лучшие условия для существования животных. Оказалось, что необычные сообщества в отсутствии света используют химическую энергию. Основу сообществ составляют ни фотосинтезирующие бактерии и водоросли, а хемосинтезирующие серные бактерии. Они производят органические вещества за счёт энергии, выделяемой при окислении соединений серы. Симбиоз с такими бактериями не только помог животным освоить глубоко неприветливые условия. Они хорошо прибавляют в весе и набирают по 10 килограммов на квадратный метр дна. Разумеется, принялись искать следы сходных источников жизни в ископаемой летописи и скоро нашли, причём достаточно древние.
Почти сразу возникла мысль: а не могли ли подобные источники энергии породить жизнь на Земле? «Не могли», — сказали свое веское слово скептики, пряча за расчёты температур свои скептические ухмылки. Слишком высоки температуры: сложные органические вещества будут разлагаться, так и не слившись во что-нибудь более сложное.
«Могут и породят!» — ответили практики, одним из которых был немецкий юрист Гюнтер Вехтершойзер, и подтвердили своё слово практическим делом. А дело в том, что вблизи умеренно горячих источников выпадает сернистое железо (серный колчедан). Его кристаллы обеспечивают значительную, по меркам микромира, положительно заряженную поверхность. Органические молекулы, наоборот, отягощены отрицательно заряженными группами. Их, конечно, притягивает к поверхности кристаллов. Получается минеральное зерно с органической оболочкой. Оболочка зерна становится препятствием, через которые одни вещества проходят только снаружи внутрь, а другие — исключительно в обратном направлении. Происходит обмен веществ. Чем не клетка? Если и не живая, то полуживая: ей осталось научиться расти и размножаться.
Серно-железные похожие на пузырьки «клетки» удалось искусственно вырастить в лаборатории. (Надо отдать должное исследователям, которые работали в жутких условиях — летучие соединения серы благовониями не назовёшь). Пузырьки растут благодаря инфляции. (То есть надуванию — не правда ли, понятный смысл знакомого слова?) Инфляцию вызывает давление растворов, сосредоточенных внутри пузырька, которое превышает наружное давление. Вот Вам и рост! Со временем пузырёк, чтобы не лопнуть, отделяет часть накопленных им соединений в «дочерний» пузырёк. А вот — и «размножение почкованием»!
Соединения серы поныне служат важным источником энергии в клетках. Может, это дань далёкому прошлому, когда «семена» жизни вызревали вблизи горячих серных источников?
Серный колчедан, конечно, не единственный и далеко не самый рядовой минерал на Земле. А могла ли жизнь «выкристаллизоваться» в более обычных условиях? Палеонтолог Сергей Николаевич Голубев считает, что вполне могла. Уж больно своеобычные закономерности наблюдаются в развитии минерального скелета и в считывании генетического кода. Код этот, определяющий последовательность сборки белков, одинаков для всех обитателей Земли от бактерий до человека. И в том, и в другом случае органические элементы располагаются по законам кристаллической решётки, как в кристаллах карбонатов и фосфатов кальция или кварца. Может быть организмы на самом деле «унаследовали» особенности развития от минеральных кристаллов? При минерализации скелета органический шаблон задаёт форму каждого кристалла и направление его роста.
С. Н. Голубев догадался, что верно должно быть и обратное: кристаллическая решётка может служить затравкой для сборки сложных органических соединений в строго определённой последовательности. (Ведь если этому процессу не задать направленность, получится нечто вроде свитера, связанного в сумасшедшем доме). Действительно, на поверхности фосфатного минерала белки могут строиться даже при комнатной температуре и без участия сложных органических добавок. Запустив процесс минерализации скелета в обратном направлении, получаем модель сборки важнейших органических молекул на минеральной поверхности. И если «кристаллизация» жизни происходила на подобных минералах, становится понятным, почему многие реакции в клетках и тканях, включая мышечные сокращения, не обходятся без соединений фосфора.
Самую первую и вместе с тем, пожалуй, простейшую модель «минеральных проорганизмов» предложил американский минералог Грэм Кэрнс-Смит. Он исходил из предпосылки, что суть жизни заключается в передаче информации. Для этого существуют гены, несущие информацию о признаках и свойствах организма. Поэтому первым организмом должно было быть нечто, напоминающее гены и притом достаточно обычное. А гены существуют для того, чтобы воспроизводить самих себя, сохраняя накопленную информацию. Конечно, в процессе воспроизводства они могут чуть-чуть ошибаться. (Именно ошибки порождают разнообразие).
Когда-то в истории жизни подменить гены могли слоистые глинистые минералы, широко распространённые на Земле. Слойки этих минералов представляют собой мозаику из небольших участков. Каждый из них несёт упорядоченную, но по-своему, систему атомов. Поскольку реальные кристаллы всегда имеют дефекты, новообразующийся при росте кристалла слоёк, «считывает» эту дефектную ведомость и передаёт её дальше. Неудивительно, что на этом же незатейливом способе передачи информации зиждется весь успех современной матричной компьютерной техники.
Вместо очередного глинистого слойка, на минерале вполне можно собрать органическую молекулу. Важно то, что и органические молекулы влияют на форму и размеры кристаллов, препятствуя заложению определённых граней. В свою очередь, слоистое строение глинистых минералов с чередованием различных по форме и составу участков способствует образованию органических молекул с закономерно повторяющимися участками. Со временем выстраиваются всё более сложные соединения. Причём соединения эти окажутся хирально чисты, поскольку являются отражениями одной и той же минеральной подложки. (Вот — и решение неразрешимой проблемы хиральности). Получается предшествующий живому организму организм неживой. Обретя способность к самовоспроизведению и росту, «минеральные проорганизмы» могли выживать и распространяться. Вполне возможно, что некоторые из них стали своеобразными фотосинтетиками. (Мы уже привыкли к чудесам фотографии, а ведь процесс проявления фотобумаги сродни фотосинтезу). Использование дармовой энергии света ускорило возникновение систем, обладавших как неорганическими, так и органическими генами. (Ген — это всего-навсего участок органической молекулы). Затем управление сборкой органических соединений полностью перешло к генам. Они до сих пор и начинают процесс образования белков.
Любое из вышеназванных событий, если оно действительно имело место быть, случилось очень давно. Но на Земле до сих пор встречаются организмы, сам облик которых напоминает о тех удивительных временах. Не видя, мы ощущаем их каждый день. Именно они выращивают камни в почках и зубные камни. Выглядят они настолько непривычно, что многие до сих пор сомневаются, а правда ли они существуют? Эти странные существа являются самыми маленькими на планете. Поэтому они удостоились приставки «нанно» (гр. «карлик»), означающей, что их размеры меньше тех, кто измеряется «санти», «милли» и даже «микро» величинами. Они даже мельче вирусов. Средний размер наннобактерий не превышает 0,0002 миллиметра, а мельчайшие из них не дорастают и до 0,00005 миллиметра. Они очень устойчивы к нагреву и радиоактивному излучению. У наннобактерий число белков, необходимых для жизни, сокращено до предела. Весь обмен веществ у них упрощён настолько, что наннобактерии напоминают те самые «минеральные проорганизмы». В своей клеточной стенке наннобактерии содержат фосфатные минералы, нужные любому живому организму.
Не следует забывать и про заурядные пузыри. Дутый мыльный пузырь, радужно переливающийся на свету, является сложной системой. Внутри него есть своя газовая смесь, отделённая исчезающе тонкой плёнкой от наружной атмосферы. Плёнка пропускает одни газы только внутрь, а другие — наружу. Волнующаяся поверхность океана — это не только мечта серфингиста. Это, прежде всего, раздел двух сред, где энергия волн создаёт пузыри, через плёнку которых происходит обмен веществ между этими средами. Если же атмосфера насыщена газами вроде метана и аммиака, пробивается электрическими разрядами молний и ультрафиолетовыми лучами, а снизу поступает тепло и минеральные растворы гидротерм, то из морской пены выйдет не только жизнь, но и богиня Афродита во всём своём великолепии.
От событий прискойской эры не осталось ничего вещественного. Однако не так трудно вообразить, что происходило на Земле в то время. Все исходные для жизни элементы (углерод, азот, кислород, фосфор и сера) возникли на Солнце при термоядерном синтезе и были вынесены солнечным ветром в пространство. Вместе с частицами межзвёздной пыли, на которых уже образовались некоторые органические соединения, эти элементы накапливались на Земле и других планетах. 4,2 - 3,8 миллиарда лет назад Земля подобно всем соседним планетам подверглась тяжёлой метеоритной бомбардировке. Метеориты не только изрядно поколотили поверхность нашей планеты, но и оторвали от неё Луну.
Но главное — гости из космоса могли ежегодно доставлять на Землю 400 тонн — а вместе с оседавшей пылью — более миллиона тонн органических веществ. Собственно метеориты (углистые хондриты), скорее всего, и нанесли достаточное количество углерода, одного из самых обычных теперь на земле элементов. В самой планете его не было. Содержится углерод только в карбонатах, угле, нефти и атмосферных газах, куда попал в результате жизнедеятельности организмов.
В жидкой среде, плещущейся не менее 4,4 миллиарда лет, происходило развитие всё более сложных органических веществ — аминокислот, жиров и так далее вплоть до простейших клеточных органелл. Одним из последствий массированного метеоритного удара (особенно если некоторые небесные камушки имели свыше 500 метров в поперечнике) могло быть выпаривание всего первичного океана. На несколько тысячи лет густая, влажная, наполненная органикой атмосфера окутала Землю. В ней, заряжаясь энергией гроз, жёсткого излучения и метеоритных взрывов, ускоренными темпами вызревала жизнь.
В пробирке легче всего получить четыре основных аминокислоты и другие органические молекулы, на основе которых построены все более сложные органические соединения. Достаточно только найти способ их накопления. Таких природных накопителей было множество: серно-железные пузырьки, грани фосфатных и глинистых минералов, поверхность водной толщи, подсыхающая кромка морей и солёные заводи.
Всё, необходимое для сборки простейшего организма, уже получено в лабораториях. Искусственно выращиваются рибосомы, способные связывать нуклеотиды в подложку, на которой возможна сборка основы всей земной жизни — молекулы рибонуклеиновой кислоты (РНК). Создаются практически любые молекулы-предшественницы. Осталось лишь соединить два конца одного процесса цепочкой РНК. Биохимия движется вперёд настолько стремительно, что пока я допишу эти страницы, и они через редакторские правки дойдут до читателя, искусственная РНК или ДНК уже будет извиваться в пробирке. Нужны только руки, деньги и время. Деньги и время в данном случае понятия взаимозаменяемые. Чем меньше даётся одного, тем больше требуется другого. Недавно одна лаборатория запланировала на 2005 год создание ДНК из 300 генов. Доживём – проверим.
Уже упоминавшийся Фрэнсис Крик отметил, что в биомолекулярном мире РНК и ДНК представляют собой туповатых блондинок, пригодных исключительно для размножения. Если в отношении ДНК (и, отчасти, блондинок) это действительно верно, то РНК не вполне такова. Эти молекулы не только хранят наследственную информацию, но и осуществляют обмен веществ, производят белки, ускоряют сборку органических соединений, помогают воспроизведению ДНК. А главное — РНК способна к самовоспроизводству. Поэтому, получив РНК, можно не заботиться обо всём остальном.
Конечно, движение от наиболее простых органических соединений к сложным, подобным РНК, не было прямолинейным. Существует целый ряд органических соединений, которые обладают сходными свойствами. В метаново-этановом океане на спутнике Юпитера Титане вполне могут образовываться «псевдобелки». В них вместо сшивающих белки привычных химических связок, названных пептидными (гр. «пищевой»):
NH — C
||
O
используются аммиачные:
NH — C —
||
NH
Надо предполагать, что РНК выдержала достаточно жёсткое соперничество в предбиологическом мире и среди подобных ей соединений оказалась наиболее приспособленной к земным условиям. Уже на химической стадии развития жизни эволюция происходила по дарвинскому типу: конкуренция и выживание наиболее приспособленных.
Для лучшего сохранения и передачи информации (носителями которой являются гены) ДНК пришла на смену РНК. ДНК не намного сложнее, но её двойная спираль позволяет надёжно хранить информацию и восстанавливать её в случае повреждения одного из участков. Принцип ДНК используется в компьютере. Можно лишиться почти всего, записанного на одном диске, и восстановить потери с помощью других дисков.
Простейшие организмы, например вирусы, обходятся одной РНК. С появлением устойчивой ДНК, с помощью которой можно создать практически неограниченное множество почти одинаковых особей, организмы получили возможность стать ископаемыми.