Въпросът Как се е появил животът?“ вълнува учените, философите и

Въпросът „ Как се е появил животът? “ вълнува учените, философите и всички нас от епохи. Склонни сме да мислим, че животът е нещо необикновено комплицирано, учредено на ДНК, протеини и кафези – същинско естествено знамение. Но какво би било, в случай че фундаменталните правила на живота – напредък, възпроизводство и даже еволюция – могат да зародят от доста по-прости съставни елементи?

Неотдавнашен опит, извършен от екип от Харвард, управителен от харизматичния физик Хуан Перес-Меркадер, предлага изцяло нова вероятност. Учените са съумели да основат в лабораторни условия система, която, въпреки и да не е жива в биологичния смисъл на думата, показва поразително „ живо “ държание. Това не е отговор на безконечния въпрос, а по-скоро смела крачка напред, която открива изцяло нови пътища за неговото осмисляне.

Не е Дарвиновото езеро, а колба с гирлянда

Забравете за известно време за комплицираните биомолекули. Експериментът на екипа от Харвард е предумишлено елементарен и грациозен. Представете си елементарна стъклена колба – лабораторната версия на „ топлото малко езерце “, за което размишлява Дарвин.

В тази колба е подложен „ коктейл “ от четири елементарни въглеродни съединения (важно е да се означи, че те нямат нищо общо с биологията), смесени с вода. Източникът на сила не е бил разряд от мълнии, както в известния опит на Милър-Юри, а елементарни зелени светодиоди, увити към колбата. Никаква магия, единствено обикновена химия и светлина.

И по този начин, какво се случи, когато тази „ гирлянда “ светна?

Спонтанно възникване на структури. Когато бяха изложени на светлина, молекулите реагираха и образуваха така наречен амфифили. Казано по-просто, това са молекули „ главички “: те имат „ глава “, която обича водата (хидрофилна), и „ опашка “, която я заобикаля (хидрофобна). Обикновеният сапун е проведен по сходен метод. Самосглобяване. Във водна среда този вид молекули се държат предсказуемо: те скриват вътре в себе си „ опашките “ си, които се опасяват от водата, и образуват дребни топчета – мицели. С натрупването си те се събират в по-големи и по-сложни структури – везикули. Това към този момент не са просто капки, а кухи мехурчета, в които е заключена течността. Появата на „ протоклетка “. Най-интересното е, че химическият състав на течността навътре в везикулата стартира да се разграничава от този на околната среда. Така се появява първото и най-важно свойство на клетката – изолацията, съществуването на вътрешен свят, обособен от външния.

Само след няколко стъпки от безредна примес от елементарни субстанции под въздействието на светлината се породила подредена, структурирана система. Но същинската магия стартира по-късно.

(А) Илюстрация, показваща другите стадии на напредък на полимерните везикули, водещи до изместване на амфифилите. (В) Илюстрация, показваща образуването на нови везикули вследствие на метаморфоза посредством самовъзпроизвеждане на амфифили, изместени в обемната фаза

Размножаване без ДНК: химическата еволюция в деяние

Ключовият пробив в проучването не е обвързван единствено със основаването на мехурчета. Екипът на Перес-Меркадер съумява да симулира две от главните характерности на живота: размножаването и еволюцията. И всичко това без нито една ДНК молекула.

Как се е получило това? С течение на времето мехурчетата стават нестабилни. Те или се спукват, освобождавайки съставените елементи си назад в „ бульона “, или, което е още по-интересно, освобождават непотребните амфифифили на открито, тъкмо както живите организми освобождават спори.

От тези изхвърлени „ спори “ и фрагменти от спуканите везикули стартират да се образуват нови дъщерни структури. Това към този момент е примитивна форма на размножаване.

Но къде е еволюцията във всичко това? Нека си спомним Дарвин: еволюцията изисква два съставния елемент – неопределеност и асортимент.

Изменчивост: Процесът на създаване на нови везикули не е бил идеален. Всяко ново потомство „ протоклетки “ се различавало малко от предходното по мярка, състав и непоклатимост. Това е „ нестриктно унаследената неопределеност “, за която приказват създателите. Подбор: В тази химическа система „ естественият асортимент “ е бил подбуден от законите на физиката. По-стабилните, сполучливо съединени везикули са съществували по-дълго и са имали време да се „ развъждат “ по-ефективно, преди да се разрушат. По-малко сполучливите конфигурации бързо се разпадат.

Поколение след потомство самата система, без никаква интервенция, избирала по-стабилните структури. Това е еволюцията в нейната най-основна, химическа форма.

Прехвърляне на ZnTPP молекули от везикулите от първо потомство към везикулите от последващо потомство

От суперструните до произхода на живота: философия на опита

За да разберем дълбочината на този теоретичен труд, е значимо да погледнем към неговия създател. Хуан Перес-Меркадер не е биолог, а научен физик, който е прекарал десетилетия в проучване на суперструни и супергравитация. Подходът му към тайната на живота е лишен от биологични канони. Той гледа на него като на физическо събитие, което може да бъде разказано с математически уравнения.

Години наред концепциите му си остават чиста доктрина. Но появяването на нови технологии, по-конкретно методът „ полимеризация, провокирана от независимо създаване “, най-сетне му разрешава да ревизира изчисленията си на процедура.

Ето за какво неговият опит е толкоз значим. Той потвърждава, че държанието, сходно на това на живота, не изисква някакви извънредно редки „ молекули на живота “. Може би всичко, което е належащо, са елементарни въглеродни съединения (които са в обилие в космоса), вода и енергиен източник като звездната светлина.

Не е отговор, а нов взор към казуса

Важно е да се осъзнае: учените не настояват, че точно по този начин се е зародил животът на Земята. Те не са основали предшественик на целия живот, а модел, който потвърждава самия принцип.

Основният извод от това проучване е замайващ със своята елементарност: комплицирани, самоорганизиращи се и даже еволюиращи системи могат да зародят непринудено от химическия безпорядък. Може би произходът на живота не е резултат от невероятна поредност от случайности, а съвсем неминуем резултат от фундаментални закони на физиката и химията при подобаващи условия.

Тази научна работа не затваря безконечния въпрос, а го прави още по-интересен. Тя ни дава нов инструмент и нова философия за търсене. Сега, гледайки към далечните звезди, можем по-уверено да предположим, че някъде там, в сходно „ топло езерце “ под светлината на непознато слънце, точно в този момент се разпростира неповторимата история на химическата еволюция. И може би тя е необичайно сходна на нашата.