Они в точности использовали принц
ип копирования двойных спиралей РНК, комплементарного спаривания, но по
казали, что этот процесс сборки репличной нити на подложке типа РНК или Д
НК может идти без ферментов, что было чрезвычайно важно. Потому что, конеч
но, когда у вас есть и ферменты (то есть белки), когда есть у вас РНК и ДНК, и вс
ё это ещё собрано в клетки, и всё это функционирует, тогда, конечно, это буд
ет реплицироваться, мы и так это знаем. А всё дело вот в чём: а как же сделать
такие системы, где нет ферментов, где нет белков, но, тем не менее, могут воз
никнуть сложные структуры? Вот в чём проблема. И Оргел и Джейс показали, чт
о на такой гребёнке за счёт комплементарного спаривания образуется вто
рая нитка. Прекрасно. Но опять у них выходило одно жёсткое условие: то, из ч
его они должны были собирать, то есть среда, в которой плавали все нужные к
омпоненты для сборки этой второй нити, она должна была быть оптически чи
стой, она должна быть абсолютно хирально чистой. Любое появление грязи, т
о есть энантиамерного антипода противоположного знака немедленно блок
ировало самосборку такой цепи. Казалось бы, тупик.
Но спустя некоторое время, буквально спустя годы, Эшенмоузер Ц швейцарс
кий химик Ц сделал ещё одну очень интересную работу, в которой показал, ч
то, используя комплементарность, «степ бай степ», то есть путём такого сп
аривания Ц «это сюда, а это сюда, а это сюда», и так далее, Ц можно собират
ь достаточно длинные цепочки. И это уже было сенсацией. Мало того, он показ
ал, что сборка идёт столь селективно, что, вообще говоря, и не требуется ус
ловие сильного нарушения асимметрии. Достаточно, чтобы были нужные элем
енты…
Р.К. И небольшое обогащение.
В.А. Да, маленькое обогащение, вполне способное проявиться за с
чёт каких-то естественных процессов.
Р.К. И о которых как раз вы говорили, что их не хватает.
В.А. Да. Хорошо. Так что же получается? Всё, опять проблема решена
? Теперь мы выстраиваем таким образом достаточно длинные цепочки, они ск
ладываются в такие специальные структуры, РНК или ДНК (остановимся, напр
имер, на концепции эволюции РНК-мира) Ц и всё. Дальше мы попадаем в област
ь эволюции совершенно других структур и других правил. Мы проскочили бар
ьер от неживой химии к живой.
Но нет. И тут возникает проблема. А какая проблема? А проблема возникает во
т какая. Эшенмоузер собрал примерно 18 звеньев и сказал, что «я могу собира
ть так сколь угодно много». На самом деле нет. Оказалось, по теоретическим
оценкам, что критической является длина порядка 30 единиц.
А.Г. Что недостаточно.
В.А. Явно недостаточно. Из этих 30 единиц мы никакие специфическ
ие Ц в функциональном смысле Ц структуры не создадим. А почему критиче
ским оказывается длина порядка 30 единиц? По одной простой причине. По той
причине, которая называется «катастрофой ошибок». И вот эта катастрофа о
шибок связана со сложностью структур. Мы уже как-то говорили и о парадокс
е Левинталя, и о катастрофе ошибок. А всё дело тут вот в чём.
Ведь что такое построить гомохиральную цепочку? Это построить определё
нную последовательность, например, только из левых молекул. Из очень бол
ьшого числа всевозможных последовательностей левых и правых молекул, к
оторые можно представить. Оказывается, когда это число становится слишк
ом большим, у вас есть два варианта. Вы должны либо очень точно собирать, л
ибо отказаться от сборки.
Чтобы точно собирать, нужно иметь очень специальные процессы, которые мо
гут обеспечить только такие специфические структуры, как белки, то есть
такие процессы, какие мы наблюдаем в биологии. Но если у вас их нет, то тогд
а у вас только один способ: вы должны держать настолько чистой среду, чтоб
ы в этой среде у вас были только, скажем, левые изомеры, из которых вы строи
те. А правых было бы исчезающе мало, настолько мало, чтобы вероятность поя
вления неправильного звена была бы очень маленькой. То есть вы специфичн
ость функций заменяете специфичным состоянием среды.
А.Г. От чего Ц не легче.
В.А. От чего, конечно, не легче, но, может быть, всё-таки можно сдел
ать это в химии? Посмотрим на все процессы спонтанного нарушения симметр
ии на уровне химии, то есть зададимся таким вопросом: а можем ли мы такую с
реду создать на уровне химической эволюции или на каких-то чуть более по
здних стадиях эволюции? И выясняется, что нет. Даже механизм спонтанного
нарушения симметрии (который приводит к асимметрическому состоянию) тр
ебует столь специфичного распознавания левых и правых молекул для созд
ания очень сильной асимметрии, которое возможно только на биологическо
м уровне.
И вот тут появляется замкнутый круг. С одной стороны, получается, что треб
ование, чтобы у нас возникло нарушение зеркальной симметрии на стадии пр
едбиологии, не помогает нам перейти к строительству сложных структур Ц
мы не можем построить гомохиральные структуры, потому что мы не можем со
здать такую чистую среду, в которой такие сложные структуры могли бы стр
оиться.
С другой стороны, если, тем не менее, мы найдём какой-то способ, как пройти к
атастрофу ошибок, как перейти этот барьер, то тогда, как показывают теоре
тические оценки, нам не важно, в какой среде мы стартуем: в симметричной ил
и в асимметричной. В этом смысле сценарий асимметричной среды для возник
новения гомохиральных полимеров вовсе и не нужен. Основная проблема в во
просе возникновения гомохиральных последовательностей, это проблема к
атастрофы ошибок.
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70