Жизнь на Земле могла возникнуть во льдах

Важную роль в появлении жизни на Земле мог сыграть лед. И вовсе не как источник воды, а как среда, в которой копировались первые молекулы РНК.

Работа, опубликованная учеными из Кембриджского университета в журнале Nature Communications, проливает свет на историю периода, предшествовавшего появлению на планете первых живых клеток. Согласно одной из наиболее убедительных гипотез, зарождению жизни предшествовал так называемый «РНК-мир»— клеток еще не было, но в смеси органических молекул уже присутствовали молекулы РНК, способные самовоспроизводиться и попутно играть роль ферментов.

Предшественники жизни были молекулярными комплексами, которые по своей сложности превосходили все остальные неживые образования, но при этом еще не могли делать то, что делают настоящие клетки. Эти комплексы, основанные на РНК, интересны именно как переходное звено от неживого к живому, но вокруг них скопилось немало вопросов.

Почти живые

 

С «почти живыми» образованиями на основе РНК можно столкнуться и сейчас: многие вирусы используют именно РНК вместо ДНК. Вирусы не могут сами размножаться, не могут двигаться, у них вообще нет никакой собственной активности вне клетки— по последнему критерию они проигрывают даже гипотетическим структурам РНК-мира. И, вполне возможно, именно побочным продуктом той эпохи вирусы и являются.

Неясно, как образовались первые молекулы РНК и как они воспроизводились. Впрочем, именно воспроизводству РНК посвящена статья ученых из Кембриджского университета.

Происхождение РНК

 

На вопрос «откуда взялась РНК» тоже активно ищется ответ. Рекомендуем ознакомиться с двумя сообщениями:

• Воспроизведен синтез строительных блоков РНК
• РНК синтезирован в горячем растворе, имитирующем состав древних океанов

Конечно, в последнем случае растворы были именно горячими, но в конце концов это наверняка окажется не единственной реакцией, да и раствор мог бы выливаться из-под земли на холодную поверхность. Подземное происхождение жизни, кстати, тоже рассматривается вполне серьезно.

Лед

Жизнь возможна при положительных температурах. Долгое время это утверждение рассматривалось едва ли не как аксиома, с единственной поправкой на холоднокровных животных арктических морей – поправкой не принципиальной, так как речь шла все-таки о воде.

Вода— это среда, в которой могут свободно перемещаться другие молекулы, которая может течь в нужном направлении, она достаточно нейтральна для того, чтобы не реагировать с лишними веществами и достаточно активна для того, чтобы растворять необходимые для многих химических реакций соли.

Лед всего этого лишен, он тверд, неподвижен, с ним практически ничего не реагирует из органических веществ. Лед годится для сохранения в нем клеток, но и то с ограничениями: не все биологические объекты выдерживают заморозку с последующим оттаиванием. Лед лишен жизни... по крайней мере, так было принято думать.

Рибозимы

 

Рибозимы— это разновидность молекул рибонуклеиновых кислот (РНК), которая способна выступать в роли катализаторов, веществ, ускоряющих химические реакции. Копирование РНК— пример такой реакции.

Катализаторы в биохимии называют часто энзимами— отсюда и название «рибозимы».

Однако работа британских биохимиков показала, что далеко не во всех случаях низкие температуры мешают биохимическим реакциям. Важнейшая реакция, копирование РНК, во льду идет даже лучше. Снижение скорости компенсируется тем, что играющие роль катализатора другие молекулы РНК (так называемые рибозимы) лучше сохраняются и не деградируют под действием повышенной температуры.

За пределами

В своей статье ученые пишут прямо: «Мы показали, что физико-химические свойства льда позволяют существенно повысить эффективность копирования молекул РНК при участии других молекул РНК без потери качества и добавления ошибок. Лед при этом является химически относительно простым веществом, которое распространено не только на Земле, но и других небесных телах».

Последние слова стоит выделить особо. Льда много на Марсе, ряд данных указывает на наличие лунных ледников, ну а первое место по запасам льда держат, безусловно, спутники планет-гигантов. Спутник Юпитера Европа покрыт льдом полностью и астрономы предполагают наличие под льдом гигантского океана, схожим образом устроен и сатурнианский Энцелад.

Есть ли там достаточное количество других органических молекул, необходимых для жизни— вопрос, конечно, пока еще открытый.