Сегодня начало жизни на Земле связывают с появлением РНК- и ДНК-молекул, способных воспроизвести себе подобные, и мутаций, возникновение которых могло привести к естественному отбору и прогрессивной эволюции. А можно ли найти молекулы более простые, чем РНК и ДНК, способные к такой эволюции?

В Институте катализа им. Г. К. Борескова Сибирского отделения РАН ученые выяснили, что даже в простых химических системах, содержащих так называемые автокатализаторы (соединения, способные ускорять реакции, в которых сами участвуют), происходит химическая эволюция. Эти вещества "конкурируют" за один и тот же вид "пищи" в виде исходного субстрата, и, когда "пищи" становится мало, неизбежно возникает "естественный отбор", приводящий к "прогрессивной эволюции" автокатализаторов из-за химических "мутаций", то есть появления некоторых изменений в их молекулах. Такие молекулы способны к автокаталитическому размножению, если помимо "пищи" в системе присутствуют и другие реагирующие соединения, с помощью которых образуются уже модифицированные молекулы. Причем данная эволюция может происходить только в одном направлении, а значит, она необратима. Исследования показали, что для возникновения и развития целой популяции автокатализаторов достаточно появления лишь одной молекулы "затравки" такого вещества. Возможные "сильные" воздействия на систему (ионизирующее или ультрафиолетовое излучение, электрический разряд и т.п.) выводят ее из равновесия, тем самым вызывая "мутации" и обеспечивая начало "естественного отбора".

Естественный отбор мог начаться в открытых еще в 1861 году А. М. Бутлеровым реакциях синтеза моносахаридов (простых сахаров) в водных растворах формальдегида. Автор реферируемой статьи считает, что современный механизм биологической памяти произошел именно от моносахаридов, которые предшествовали ранним формам жизни. Кроме того, небольшие количества формальдегида могли образовываться не только с помощью "сильного физического воздействия" на протоатмосферу, но и путем превращений газов (в атмосфере с большим содержанием метана) при их взаимодействии с раскаленным лавовым веществом (при t=700^оC), в присутствии хороших катализаторов - железа и никеля. Таким образом, самые простые автокаталитические системы смогли пройти стадии своей эволюции при достаточно высоких температурах, неприемлемых для белков и нуклеиновых кислот. И время до появления первых РНК было - по геологическим масштабам - не столь уж необъятно: на это потребовались не миллиарды, а лишь десятки миллионов лет после охлаждения поверхности Земли и появления на ней природных вод.

№4, 2003