Фотосинтетическое питание и коррелятивное наследование – два ключевых свойства первоначальной жизни

Слишком наивным было бы также считать, что хлорофилл возник однажды сразу в результате какой-то чудесной мутации в уже процветающем живом организме, это невозможно хотя бы из-за слишком большой сложности этого соединения. Фотосинтез, то есть световые реакции, широко распространены и в неживой природе, ему способны очень многие вещества. Здесь мы уже предположили, что синтез земной органики начался именно на них. Одновременно должен был начаться и длинный путь эволюции хлорофилла.

Итак, природные комплексные соединения металлов на дне “нашего” озера создали вокруг себя некоторое количество активных веществ, среди них и органических молекул разной сложности... Следующим шагом будет уже возникновение новых и новых фотосинезирующих комплексов с участием этих же веществ. Так как они очень разнообразны, фотосинтетическая активность новых комплексов тоже будет разнообразной. Самые активные из них, лучше стимулируя процесс, создадут вокруг себя некие “зеленые островки”, тем самым еще больше усилят дальнейшее развитие. Все, что может быть достигнуто таким спонтанным образом, в конце концов будет достигнуто. На этом этапе еще нет направленного отбора, нет “стимула”, мало обратных связей и влияний, все происходит чисто физически, но результат наверняка будет хорошим. И возникнут довольно неплохие условия для начала сложной химической эволюции органических веществ.

Одновременно с появлением простых органических молекул начнется и их полимеризация, вскоре на песчинках и в окружающей воде появятся более или менее длинные нити. На полимеризацию в мягких условиях более всего способны аминокислоты и углеводы, среди мономеров наверно преобладали они, может даже два или три мономера, но при однотипности в основном, должно было иметь место и великое разнообразие в частностях. (Как, например, из миллиардов одинаковых в основном людей каждый отличается чем-то своим особенным.)

Как в известной сказке с медведем и мужиком, у нас, конечно, тут уже возникает “главный” вопрос – а молекулы ДНК среди них были? Если еще нет, то как построить теорию, чтобы они непременно появились, притом естественным образом, прямо из воды? Однако, вероятность самопроизвольного возникновения нужных для ДНК компонентов и их случайной сборки в двойные цепи практически равна нулю... Именно на этом основании и делаются выводы о том, что самопроизвольное возникновение жизни невозможно. Какие бы хорошие вещи в природе ни появились, дескать, без ДНК их нельзя будет передавать следующим поколениям...

Между тем, однако, вся природа, вся жизнь вокруг нас ведь устроены несколько иначе... В них так мало точной четкости, черного и белого, единиц и нулей, все держится на полутонах, на похожестях, на тонких намеках и напоминаниях... На корреляциях... Но и в микромире, оказывается, происходит почти то же самое, хотя на это ученые-химики только недавно начали уделять более пристальное внимание. Большинство “вопросов” и среди молекул решают не полные плюсы и минусы, не отдельные шарики электронов и атомов, а тонкие “веяния” соседних облаков и плавные изгибы тел... Попробуем-ка и мы подойти к “нашим” древним озерным полимерам с такой точки зрения.

Любая полимерная нить, пусть даже полиэтиленовая, имеет некоторую поверхностную активность, и слабенько притягивает к себе другие молекулы. Проплывающая мимо нити молекула, поэтому, прилипнет к ней на некоторое время, и там будет дожидаться себе другой пары. Иными словами, полимерная нить служит субстратом, затравкой для построения вдоль себя новой полимерной нити. (Явление, очень широко распространенное в природе: даже капельки дождя обязательно образуются вокруг какой-нибудь пылинки.) При этом, прилипание на нитку полимера будет происходить не как попало, а сообразно плотности электронного облака на этом месте – разрежение на полимере будет притягивать уплотнение на мономере и наоборот. Такую же большую роль играет и конфигурация молекул – они легче притянутся туда, куда более всего подходят как ключ к замку. И все это, заметьте – всего лишь склонности молекул, тут нет еще точных соответствий, на одно и то же место могут прилипнут десятки разных сортов, новый мономер может прирасти к полимеру и безо всяких соседних влияний... Новый полимер, выросший вдоль старого, отнюдь не будет точной зеркальной копией его. Но, все же будет его зеркальным напоминанием, унаследует в себе его некоторые особенности.

При этом, заметим еще раз, не имеет значения тип органического полимера и составляющих его мономеров. Они могут быть аминокислотными, нуклеиновыми, углеводными и всякими другими, а также смесями. Передача “по наследству” “намеков” будет иметь место в любом случае.

Третий полимер, выросший вдоль второго, будет уже не зеркальным, а прямым “напоминанием” первого... – Вот, собственно, и весь секрет древней, первоначальной передачи признаков по наследству... Остается только добавить, что те полимеры, которые более точно передавали свои признаки новым, постепенно увеличивались в количестве, иначе говоря, размножались.

Правда, это размножение однотипных полимеров само по себе еще ничего не дает для дальнейшего развития: потому что в этом нет “выгоды” в эволюционном смысле. Чтобы появилась “выгода”, должна появиться обратная зависимость между коррелятивным размножением полимеров и производительностью фотосинтезирующих комплексов. Продвижение вперед должно привести к лучшему питанию.

Иными словами, тот полимер, который “умеет” более точно воспроизводить самого себя, одновременно должен был “уметь” создавать более эффективные фотосинтезирующие комплексы. Такое совпадение вовсе не кажется маловероятным, ибо длинные молекулярные нити уже сами по себе являются хорошими переносчиками электронный возмущений. Но все же нельзя категорически, непосредственно связывать сами “копирующиеся” полимеры с процессом фотосинтеза, связь могла быть и более сложной, опосредованной. Например, на полимерной нити (на другом боку, скажем) могли появиться участки, попутно синтезирующие другие вещества. Полезными могли быть просто обрывки нитей. Синтез того или иного вещества вдоль нити мог зависеть от первоначального мономера (то есть, в одних случаях – “копия”, а в других – катализатор). Природа всеми своими явлениями занимается одновременно и постоянно, нельзя сказать, что вот мол, она создала фотосинтез, потом приступила к полимерам, а потом к ферментам, и вот на очереди зачатки рибосом – все могло происходит совсем не так и не в таком порядке, как мы себе представляем. Мы сейчас можем говорить и писать только в самых общих чертах, уловить какие-то большие направления, но не более. – Так или иначе, скажем поэтому, появилась зависимость между размножением похожих полимеров и ростом эффективности фотосинтеза. Это в свою очередь дало больше пищи для тех же самых полимеров. И таким образом, начал работать первый, но уже вполне дарвиновский естественный отбор. К чему оно привело, мы тоже не можем наглядно описать, но, давайте чисто умозрительно предположим, что к концу этого этапа “наши” полимеры уже умели как-то катализировать синтез своих же мономеров, а сами начали перестраиваться на “классические” нуклеотиды. И в озере расцвели обширные “зеленые” поля, засеянные этими первыми зачатками жизни.

Что нужно для большого дворца, то же самое нужно и для маленькой хижины, говорят в народе. Самой-самой начальной, еще только химической жизни, по такой же логике, могло потребоваться все сразу: и мономеры, и катализаторы, и всевозможные синтезаторы, и закрепители-собиратели, и многое другое. Обеспечить все одной длинной нитью, конечно, было невозможно. Естественно предположить, что химическая “жизнь” в озере была коллективной, в ее обеспечении участвовали десятки и сотни разных молекулярных соединений. Они, вероятно, иногда соединялись, скрещивались, слипались вместе, ветвились, отнимали от соседей куски, сами обрывались... То есть, были уже налицо все признаки живой жизни. ничего потом не возникло на совершенно пустом месте.

Главное – в этой гипотезе нет никакого “камня преткновения”, принципиально трудного к осуществлению момента. Все могло произойти в четкой причинно-следственной последовательности, логическим образом. И, вероятно, не только в одном месте, а везде, где только имелись выше упомянутые, самые естественные условия. Предположительное время такого развития также не кажется растянутым на многие миллионы лет – из-за невероятного количества вариантов и “опытных образцов”, время химической эволюции могла умещаться даже на несколько десятков лет, а то и на один сезон... Попутно делаем вывод, что такое развитие могло происходить по нескольку раз, если из-за какой-то глобальной катастрофы первые попытки оказывались неудачными. И конечно же, такие простые условия обязательно должны существовать во многих местах Вселенной.