ДЦЖ породила жизнь?

У природы времени всегда было вдосталь. Карты перетасовывались, материал безжалостно отбраковывался. Одна из теорий происхождения жизни как раз и рассматривает этот процесс как генетический. Можно даже сложить такую сказку.

В жарких и темных глубинах Земли когда-то в незапамятные времена родилась одинокая молекула. Это была очень простая молекула аминокислоты (одной из четырех). Она стремилась слиться с другой молекулой и нашла ее. Потом ей захотелось вырасти побольше… И так она набирала по дороге все новые и новые звенья. В конце концов получилась устойчивая единица – юная ДНК. Другие одинокие молекулы аминокислот тут же получили информацию, что из неживых они могут превратиться пусть в простое, но живое создание. Они не возражали, чтобы наша ДНК начала строить себя и повторять многократно из одиночных молекул. «Самая ранняя форма естественного отбора состояла просто в отборе стабильных форм и отбрасывании нестабильных. В этом нет ничего таинственного. Это должно было произойти по определению», – пишет Р. Докинз. Первая в мире ДНК тоже была очень устойчивой и несложной конструкцией. Именно поэтому она и смогла «самособраться» из разрозненных элементов. И ничто уже не могло повернуть этот процесс вспять. Но самое важное было не в том, что какая-то молекула родилась на необозримых пространствах первобытной планеты, а то, что эта молекула была способна воспроизводить себя во множестве копий. Р. Докинз называет это эпохальное явление рождением репликатора. «На самом деле, – пишет он, – вообразить молекулу, которая создает собственные копии, вовсе не так трудно, как это кажется сначала, да и возникнуть она должна всего один раз. Представьте себе репликатор как форму для отливки или матрицу; как большую молекулу, состоящую из сложной цепи разного рода более мелких молекул, играющих роль строительных блоков. Эти блоки в изобилии содержались в бульоне, окружавшем репликатор. Допустим теперь, что каждый строительный блок обладал сродством к другим блокам одного с ним рода. В таком случае всякий раз, когда какой-нибудь строительный блок, находившийся в бульоне, оказывался подле той части репликатора, к которому у него было сродство, он там и оставался. Прикрепляющиеся таким образом строительные блоки автоматически располагались в той же последовательности, что и блоки репликатора. Поэтому легко представить себе, что они соединялись друг с другом, образуя стабильную цепь, подобно тому, как это происходило при образовании самого репликатора. Этот процесс может продолжаться в форме постепенного наложения одного слоя на другой. Именно так образуются кристаллы. Но две цепи могут и разойтись, в этом случае получатся два репликатора, каждый из которых будет продолжать создавать дальнейшие копии». А потом их станет четыре, восемь… и так далее в геометрической прогрессии.

Итак, в первобытном Океане появилась первая ДНК… Стоп. Так считалось раньше. По всем теориям выходило, что для зарождения жизни необходима не слишком высокая температура, а также наличие воздуха и воды. Теперь, похоже, новые данные заставляют пересмотреть рецепт создания живого из неживого. Выяснилось, что ДНК способна выдержать сверхвысокие и сверхнизкие температуры. Были обнаружены живые одноклеточные организмы, превосходно чувствующие себя в кипящей воде или даже гипертермальных подземных образованиях. Точно так же пришлось признать, что ДНК не страшен космический холод, ей совсем не обязателен кислород и даже водная среда не является необходимым условием для ее выживания.

Если двадцать лет назад основной теорией происхождения жизни было «самозарождение ДНК в неглубоком теплом водоеме», сегодня принята точка зрения, что ДНК сформировала себя в подводных горячих ключах. Но все больше ученых склоняются к мнению, что жизнь во Вселенной рассыпана в буквальном смысле слова: она несется на крошках-метеоритах, содержится в звездной пыли в виде простейших аминокислот.

Совсем недавно физики обратили внимание, что аминокислоты как бы закручены в левую сторону, и предположили, что родина аминокислот – в далеком космосе. Может быть, это кометы, наполненные водой. Проходя сквозь межзвездные пылевые облака, кометы попадали в зону резко поляризованного света звезд, являющегося к тому же левосторонним. Этот свет и создал левозакрученные аминокислоты. А потом метеориты – куски комет – принесли аминокислоты на молодую и горячую Землю. Между прочим, климат, в котором образовались первые аминокислоты, никак не назовешь мягким или даже умеренным. Аминокислоты, родившиеся в космосе, были проверены специальными химическими тестами, и выяснилось, что они образовались при исключительно низких температурах – намного ниже температуры замерзания воды.

Американские ученые Макс Бернстайн и Джейсон Дворкин с коллегами из НАСА провели подтверждающий эту гипотезу эксперимент. Они смоделировали пылевые межзвездные облака, а потом эти частицы оледенелой пыли вдували в вакуумную камеру со сверхнизкой температурой и подвергали облучению искусственным звездным светом. Проверив через некоторое время частицы, обнаружили все те четыре аминокислоты, из которых сложена жизнь на нашей планете. Почему? Отметьте тот факт, что в эксперименте жидкой воды не было (при такой низкой температуре это и невозможно).

Наши маленькие аминокислоты, попав в более мягкие условия, сами стали создавать объединения. Из них родились две великие молекулы жизни – РНК и ДНК. А однажды родившись, ДНК просто не могла позволить себе роскошь умереть…

Повторение… мать ошибок

Но что же дальше? А дальше рассказ длиной в историю жизни на планете Земля. Рассказ о том, как одна ДНК репродуцировала другую, та – третью… и так далее, и так далее.

Главное для живого – выжить. Но, повторяя устойчивую формулу, ДНК не всегда создавала свою копию. Вторая, третья, десятая, миллионная копия не могут быть без отклонений. Без тех самых СНП, о которых мы уже говорили. Чем сложнее конструкция, которую ДНК создает, тем больше снипов. Тем больше возможности, что сотая ДНК будет существенно отличаться от первой.

Механизм репликации ДНК прост: копируется один кусочек при помощи m-РНК, переносится, копируется второй, переносится, и так далее. В результате новая ДНК должна (в теории) ничем не отличаться от исходной. Но на самом деле так не получается. При копировании РНК часто путается и создает копию «наоборот». То, что должно было стоять слева, оказывается справа. И пожалуйте – это уже измененная ДНК, она будет отличаться от матрицы. Хорошо, если таких неправильностей одна-две и они не касаются жизненно важных параметров построения нового организма. Ведь ДНК только содержит информацию о «чертеже», а реализовать проект будут другие. Информация, записанная в ДНК, основана на нуклеотидном четырехбуквенном алфавите, но этот алфавит – только код к другому алфавиту, аминокислотному, которым записывается состав молекул белка, а вся живая материя на нашей планете имеет белковую основу. Вот и получается, что при ошибках репликации строители берут для работы «неправильный» материал. Можно провести аналогию с возведением моста. Архитектор точно все рассчитал, сделал массу сложнейших чертежей. Но его помощник-чертежник при копировании пропустил важные детали и добавил немного от себя. В результате опорные конструкции мастера сделали из тонкого стекла, они оказались такими хрупкими, что, когда мост успешно построили, четко следуя инструкции, и даже торжественно перерезали ленточку и произнесли заздравную речь, первая же тяжело груженая машина надломила хрупкие детали, и… Правильно. Мост вместе со всем, что на нем находилось, сложился, как карточный домик, и рухнул вниз.

Достаточно одного ошибочного указания «строить белок А» вместо белка В – и новый организм окажется либо нежизнеспособным, либо больным, либо – и это еще неприятнее – возможно «отложенное поражение». Многие данные в ДНК расписаны для каждого строительного периода, например, для периода роста или периода зрелости, и какие-то механизмы, заложенные изначально, включают и выключают «рубильники». В период роста организм усиленно потребляет минеральные соли, это необходимо для того, чтобы кости были крепкими, мускулы сильными. В период зрелости такого количества солей не требуется. Но если в программе ДНК заложена информация «не ограничивать поступление минеральных солей для строительства организма», то человек и в пятьдесят лет будет брать из пищи именно такое количество этого строительного материала. Но поскольку все уже построено, клетки не смогут использовать этот материал, и он будет откладываться про запас, не усваиваясь и мешая правильной работе клеток. В результате возникают разнообразные заболевания. И причина не в том, что человек ест слишком много неправильной пищи, а в том, что его ДНК запрограммировала тело задолго до рождения не выводить излишек минеральных солей из организма.

А если искаженная информация касается мозговой деятельности, то у человека могут быть нарушения в этой области. Либо, наоборот, у кого-то проявляются способности, которые отсутствуют у других. Только, как правило, наличие экстраординарных способностей в одной области, например музыке, уравновешивается «роковым дополнением» в другой. Поэтому очень часто высокоодаренные люди страдают какими-то наследственными или хроническими болезнями или имеют дефекты строения тела. Это ДНК в момент репликации неправильно передала свою информацию.

При партеногенезе[1]ДНК совершала очень много подобных ошибок, потому что там идет «тиражирование копий». При половом размножении таких ошибок меньше. Но они все равно существуют. Попробуйте нарисовать какой-то предмет, например дубовый листок. А теперь посмотрите на свой рисунок и повторите его на другом листе бумаги. На первый взгляд рисунки будут похожи, но если сравнивать их более тщательно, то обязательно окажется, что копия отличается от оригинала. Это неизбежно даже у самых талантливых копиистов. Чем-то, пусть самым незначительным штрихом, любая копия будет отличаться от оригинала. Даже ксерокопии не повторяют оригинал полностью. Если сравнить матрицу и копию, у копии всегда найдется несколько отличий – более яркий или более слабый тон, наличие штрихов или точек от копировального аппарата, более высокая или более низкая контрастность и т. п. Если такие несоответствия появляются у копии ДНК, то постройка организма по новой схеме будет тоже вестись с нарушениями. Если вы когда-нибудь работали в программах текстового распознавания на компьютере, то, наверно, не раз возмущались, почему несколько неравномерно стоящих на бумаге точек или какие-то дефекты бумаги ваша программа пытается читать как буквы. Вы щелкали мышью и стирали несуществующие в тексте слова. Но ДНК не отличает «погрешностей бумаги», она воспринимает скопированные точки и пятна как настоящие буквы. Вот в чем проблема! И в ДНК нет ластика, чтобы стереть ошибочно записанные буквы. Она видит полные смысла символы и пытается создать дубликат по этому проекту!

Так что повторение или копирование всегда несет искажения. Это опасно как для создания нового организма, так и для существования старого. Ведь всякий раз, когда в теле появляется новая клетка, она тоже строится «по проекту», она тоже обязана следовать ДНК-программе, к тому же сначала будущая клетка дублирует ДНК, а потом достраивает себя! И чем старше организм, тем большее количество копий было создано для каждой клетки. А это значит, что клеточное строение идет с заведомыми ошибками. Результат – болезни.

Но ошибки при копировании создают не только проблемы. Если бы этих ошибок не было, мы до сих пор бегали бы с каменным топором по непролазным джунглям. Именно ошибки или случайные перестановки элементов однажды привели к тому, что у человека стал активно развиваться мозг. Как шутят биологи, у лягушки такой ошибки репликации не произошло, поэтому она до сих пор сидит и квакает в своем болоте.