Глава 12. Происхождение жизни. Возникновение трансляции, репликации, метаболизма и мембран: биологический, геохимический и космологический подходы

В предыдущей главе мы обсудили возможные сценарии возникновения клеток и (будем надеяться) достигли определенной степени убедительности, рассмотрев сценарий клеточной эволюции из первичного вирусного мира. Однако эта модель имеет дело с относительно поздними стадиями эволюции, на которых репликация генетического материала и трансляция уже сформировали белковое разнообразие. Ценность этих моделей останется сомнительной, пока мы не разработаем возможного объяснения происхождения фундаментальных процессов передачи информации.

Происхождение жизни – наиболее сложная проблема, стоящая перед эволюционной биологией и, можно утверждать, перед биологией в целом. Несомненно, проблема эта столь сложна, а текущее положение вещей столь трудно, что некоторые исследователи предпочитают отказывать этой проблеме в научности на том основании, что единичные события не подлежат научному исследованию. Такая позиция, однако, является глубоко неудовлетворительной, в особенности из-за того, что, хоть мы и знаем с уверенностью, что жизнь на этой планете возникла лишь однажды (см. гл. 11), у нас нет ни малейшего представления, уникальна ли (или, напротив, обычна) жизнь во Вселенной в целом. Если принимать вопрос происхождения жизни как научный, то нельзя отрицать, что это вопрос огромной значимости, в сравнении с которым прочие биологические проблемы, пожалуй, малосущественны.

Естественно потребовать, чтобы, коли мы начинаем рассуждать о происхождении некоего явления, само явление было определено. В научной и философской истории давалось множество определений жизни[123], и сам этот вопрос отдает эссенциализмом (см. доп. А)[124]. Однако в контексте обсуждения в предыдущих главах прийти к определению того, что следует считать живым, удивительно просто: любой стабильный во времени репликатор является формой жизни. Любая репликаторная система может – и непременно будет – эволюционировать благодаря комбинации дрейфа и естественного отбора (принцип подверженной ошибкам репликации, гл. 2). Не отмеченный явно, но важный аспект такого определения – наличие обратной связи генотип – фенотип, когда некоторые мутации, то есть ошибки репликации, влияют на ее эффективность (см. гл. 2). Такого рода обратная связь вполне вообразима в гипотетическом мире РНК. Во всех известных формах жизни, однако, разделение генотипа и фенотипа более явное: в то время как генотип выражается в молекулах нуклеиновых кислот, фенотип заключается в белковых молекулах, обладающих исключительно исполнительной функцией, но не несущих информационной (матричной)[125]функции.

Следовательно, хотя происхождение трансляции в принципе и не является неотъемлемой частью вопроса о происхождении жизни (поскольку обитатели мира РНК должны считаться полноценными формами жизни), на практике два этих вопроса связаны прочной и, вероятно, неразразрывной связью. В этой главе мы обсудим загадку происхождения репликации и трансляции. Поскольку механизмы трансляции универсально сохраняются, этот вопрос следует считать ключевым в проблеме происхождения жизни.

Вопрос о происхождении жизни по природе своей не может быть только биологическим, поскольку до того, как возникла жизнь (даже в простейшем ее воплощении), существовала «предбиологическая» химия, которая должна рассматриваться с точек зрения химии, геохимии и геофизики. Данные этих областей обширны и сложны и в основном лежат за пределами моей профессиональной компетенции. Поэтому здесь мы приведем лишь краткий обзор, подчеркивающий наиболее важные результаты.

Наконец, не без понятной робости, мы коснемся чрезвычайно общих аспектов вероятности «уникальных событий» в рамках современных космологических теорий. Это рассуждение позволит нам, по крайней мере, выработать определенные идеи касательно распространенности жизни в космосе.