9. Самосборка, хиральность и биопоэз
Из сказанного создается впечатление, что достаточно мономерам составить цепочку, и они смогут функционировать. Так ли это? В некоторых ситуациях - да. Многие полимеры сами принимают форму, пригодную для функционирования (Финкельштейн А.В., Бадретдинов А.Я.
Самосборка - самое общее явление природы, прекрасный пример бо- гдановского подбора, идущего без размножения. Даже образование атома из элементарных частиц - это самосборка.
О том, какие физические процессы могли быть при этом использованы, отчасти можно судить по аналогии:
«в абиогенных условиях в пегматитовых жилах образовались углеродистые тела, имеющие формы... микроорганизмов... Н.П. Юшкин рассматривает процесс образования таких тел как абиогенный синтез протоорганизмов из наноструктур; Г.А. Заварзин говорит об общем пространстве геометрических возможностей тел такого размера, уточняя, что не всё, что выглядит как бактерии, является таковым». «Если эти материалы будут признаны за микрофоссилии (т.е. ископаемыми микробами - Ю. Ч.), то происхождение жизни следует рассматривать как космический феномен. Разумеется, микрофоссилии не могут служить переносчиками жизни^, но вполне могут свидетельствовать о жизни как космическом явлении» (Заварзин Г.А. II ВРАН, 2006, № 2, с. 166].
Самосборка макромолекул так же удивительна, как и соответствие белков нуклеиновым кислотам, и напрашивается мысль, что в основе обоих закономерностей лежит какой-то общий закон.
Один из подходов к нему намечен в круге работ, которые провел кри- сталлохимик Н.А. Бульенков, показавший, что феномен самоорганизации молекул базируется на глубинных свойствах вещества - хиральности молекул и фрактальном росте макромолекул. />Молекулы живого вещества составлены в основном (а нуклеиновые кислоты и альфа-спирали белков - исключительно) асимметрично: из левых (вращающих в растворе плоскость поляризации света против часовой стрелки) аминокислот и правых сахаров. Это - хиральность живого. Поскольку молекула белка является спиралью, она должна быть целиком за-
62 Видимо, Заварзин имеет в виду тот факт, что жизнь может существовать (а значит и перемещаться) только в форме биоценоза. Подробнее см. п. 12-1*.
кручена в одну сторону. По Бульенкову, хиральная молекула белка может “ввинчиваться” в жидкокристаллическую структуру воды. Причина хиральности сахаров была тогда неясна, зато Бульенков показал, что взаимодействие ДНК с водой носит характер фрактального роста (Бульенков Н.А. II Кристаллография, 1988, № 2 и последующие его работы). Вскоре было показано, что хиральность двух сахаров (рибозы и дезоксирибозы) необходима для образования двойной спирали.
Для появления системы белок-полинукпеотидного соответствия требовалось накопление мономеров определенной хиральности:
«Решение общей проблемы происхождения жизни распадается на ряд частных проблем». К ним «относятся абиогенез (здесь: накопление органических молекул - Ю.Ч.), разделение фаз и образование дискретных эволюционирующих систем, возникновение матричного синтеза, генетического кода и двух фундаментальных асимметрий - ионной и хиральной» (Яковенко Л.В. Возникновение ионной и хиральной асимметрий в предбиологической эволюции. Автореф-т докт. дисс., Биофак МГУ, 2006, с. 1-2).
По Яковенко, успех достигнут только в области абиогенеза, тогда как остальные проблемы находятся на стадии выявления молекулярных запретов. Замечу на будущее: проблема возникновения аппарата клеточного деления ни тут, ни где-либо даже не упомянута - видимо, всем достаточно факта самопроизвольного деления капель по Фоксу (рис. 42).
Другой подход состоит в том, что для понимания самосборки нужно предложить новую картину мира (п. 5-16) и, соответственно, новую ПМ.
В самом деле, почему самосборка нас удивляет? Потому, что исходным состоянием материи принято полагать отсутствие всякой организованности, однородность и хаос - как наиболее вероятное состояние. Это - следствие статистической ПМ (п. 5-3), царившей в науке XIX века и породившей «второй принцип термодинамики». Ее ограниченность давно стала очевидной (п. 5-14). Приняв активность в качестве движущего принципа на всех уровнях бытия, мы должны быть готовы всюду встретить самопроизвольный рост организованности, в том числе и самосборку макромолекул. С позиции ак- тивностной (шестой, будущей) ПМ только это и можно счесть естественным. Если так, то самосборку надо описывать, но вовсе не надо чем-то оправдывать - кроме как тем, что так устроен мир. В сущности, это и есть подход Богданова, в этом - новая картина мира.
Однако способность к самосборке отнюдь не является всеобщей. Открытие прионов (п. 5-7) показало, что белок, собирающийся сам собой в полезную структуру, может под влиянием другого белка изменить свою форму и функцию и стать гибельным для организма. Сперва прионы считались инфекционным агентом млекопитающих, но позже оказались вездесущими. Генетик С.Г. Инге-Вечтомов (Петербург), исследующий прионы дрожжей, пишет, что прионы являются «частным случаем общебиологического механизма, лежащего в основе эпигенетического наследования» (Инге-
Вечтомов С.Г. H ВРАН, 2000, № 4, с. 305). Суть механизма в том, что белок может быть матрицей для белка (см. п. 5-7).
Еще по теме 9. Самосборка, хиральность и биопоэз:
- 7** Об энергетике биопоэза
- 11. Активность и рождение поля жизни
- 10. Энергия жизни и ее лучи
- 1** Поиски остатков внеземной жизни
- 11-2* Возникновение нового
- 4. Сначала биоценоз, затем организмы
- Гпава 7. Загадка начала жизни
- 7-3. Вода и гель. Тезис Воейкова
- 8* От РНК к генам. Прогенота
- 6. Новая термодинамика: планета делает на себе жизнь
- 12. Итог. Проблема четырех R
- 10* Лазеры жизни и новая картина мира
- 13. Эволюция биосферы
- 7. Жизнь родилась в скороварке?
- Портал "ПЛАНЕТА ЖИВОТНЫХ". Кто ты, собака?, 2010
- Любопытное доказательство того, что собаки очень давно одомашнены, приводит советский ученый-языковед академик Н. Я. Марр...
- Антропологи изучают кости и скелеты людей очень далекого прошлого, изучают их близких и отдаленных родственников — ископаемых и современных обезьян,— чтоб восстановить путь, который прошел человек в своем развитии.
- Находки, проливающие свет на происхождение собак, имеют возраст 8—10 тысяч лет...
- Значит, собака пришла сюда вместе с человеком?..