Минулого тижня видання Nature розмістило чергову версію походження життя на Землі. Біофізики з Інституту Макса Планка ставлять цілком резонне запитання: як від самого початку виникли метаболічні цикли, що приводять у дію нерівноважну активність клітин?
Планета ще не охолола, дика радіація, вирують вулкани, на Землю падають розпечені до високих температур камені, а вона демонструє самоорганізацію до структури, яку ми потім назвемо "життям".
Дивно, але саме метаболічні цикли забезпечують життєдіяльність клітин. Гарантують протікання хімічних реакцій, під час яких одні сполуки перетворюються на інші, повторюючись знову і знову.
Але такеповторення означає появу принципово іншого, безпосередньо не пов'язаного ні з процесами зореутворення, ні з геологічними процесами виникнення кам'яних чи інших гірських порід.
Перше диво - виникнення циклу лимонної кислоти, який відбувається в усіх живих організмах. Звідки він узявся?
Нагадаємо, метаболізм - це здатність клітин отримувати та використовувати енергію навколишнього середовища. Він заснований на хімічних реакціях, які відбуваються всередині клітин. Такі реакції утворюють цикли, тобто замкнуті шляхи, завдяки яким одні речовини перетворюються на інші.
Але як могли виникнути подібні цикли на самому початку, коли ще не було клітин? Це і є найбільша загадка в біології. Вчені припускають, що перші цикли могли утворитися з простих хімічних елементів, які існували в стародавньому океані.
Але ми не знаємо, чи був океан або вода взагалі. В тих геологічних умовах, які ми описали вище.
Крім того, на думку вчених, необхідні спеціальні умови, здатні активувати й постійно (!) підтримувати потрібні для виникнення життя хімічні реакції. Наприклад, висока температура, електрична напруга або особливі мінерали. Ми точно не знаємо.
Тому доктор Вінсент Уазан-Ребул і його колеги пропонують новий сценарій утворення перших циклів. Науковці кажуть, що для цього не потрібні особливі умови. Достатньо, щоб в океані опинилися каталізатори, речовини, здатні прискорювати хімічні реакції.
Це означає, що спочатку з'явилися ферменти. Потім метаболізм. І в найостаннішу чергу живі клітини.
Згідно із запропонованим сценарієм, каталізатори самостійно об'єднувалися в цикли, коли взаємодіяли один з одним. Причому один каталізатор міг активувати інший фермент, але не навпаки. Виникала певна послідовність, "логіка життя". Зберігалася і випадковість реакцій, залежних від безлічі фізичних чинників, таких як світло або водна течія.
Автори дослідження також створили математичну модель архаїчних взаємодій і проаналізували, що з цього виходить.
Загальний висновок такий: за певних умов каталізатори справді можуть об'єднуватися в цикли різної довжини та складності, а вони вже залежать від того, скільки каталізаторів беруть участь у реакціях. І як ферменти пов'язані один з одним.
Науковці впевнені, що їхня модель пояснює, як океан породжує “біологічні” цикли й формує основу для біологічного життя.
Біофізики також кажуть, що їхня модель може допомогти створити штучні цикли в лабораторії або навіть шукати життя на інших планетах.
