Загадка первая.
Рассмотрим еще одну важную особенность, отличающую живое от неживого. Эта особенность в вопросе происхождения жизни является одним из самых загадочных фактов. Речь идет о хиральной чистоте (греч. cheir – рука): у живых существ в молекулах белков содержатся только «левые» аминокислоты, а в нуклеиновых кислотах – только «правые» сахара. Подобное явление могло возникнуть только вследствие утраты предбиологической средой первичной зеркальной симметрии (равное содержание правых и левых изомеров аминокислот и сахаров). Неживой природе присуща тенденция установления зеркальной симметрии (рацемации).
Опыты показали, что только в хирально чистых растворах практически могли возникнуть биологически значимое удлинение цепочки нуклеотидов и процесс саморепликации. Рацемический полинуклеотид не в состоянии реплицироваться, так как его основания направлены в разные стороны и у него нет спиральной организации. Живые системы организованы так, что т-РНК (транспортные-РНК) из правых сахаров присоединяют к себе только левые аминокислоты. Поэтому, возникновение жизни, вероятно, исключалось до разрушения зеркальной симметрии предбиологической среды. Все живые организмы поддерживают свою хиральную чистоту, и эволюция не снабдила их средствами для обитания в рацемической среде.
Что же разрушило природный рацемат? Электромагнитное поле? Или что-то другое…?
Загадка вторая.
Аминокислоты и нуклеотиды в растворе случайно соединяются друг с другом в линейные структуры – большие полимеры. Так образуются полипептиды (белки) и полинуклеотиды (РНК и ДНК). Как только полимер образовался, он будет стимулировать образование других полимеров. Полинуклеотиды при этом оказываются матрицей и определяют последовательность нуклеотидов в новых полинуклеотидах. В результате комплементарного связывания новая молекула оказывается как бы слепком с исходной матрицы.
Не совсем понятно, почему именно урацил, аденин, цитозин и гуанин оказались теми «буквами» генетического «алфавита», который смог закодировать информацию обо всем живом. Возможно, это чистая случайность, и на месте этих четырех нуклеотидов могли бы быть другие… И еще, молекула РНК одноцепочная, а молекула ДНК имеет две цепочки. Двухцепочечная структура способна исправлять повреждения одной из цепей и поэтому ДНК стала хранилищем генетической информации, белки стали катализаторами реакций, а РНК стала посредником между ДНК и белками. Каким образом природа «нашла» такой надежный механизм?
Загадка третья.
Складывается впечатление, что буквально сразу после остывания земной коры на нашей планете возникла жизнь. По данным радиохимического анализа и палеомагнитологии свидетельствуют, что возраст земной коры составляет около 3,9 млрд. лет. Признаки деятельности живых организмов обнаружены около 3,8 млрд. лет назад. «Как будто бы к планете стоило поднести спичку, чтобы на ней вспыхнуло пламя жизни!» (Н.Н. Воронцов). А где же, спросите Вы, тот «не менее чем 1 млрд. лет», на протяжении которого природа нащупывала среди разнообразных комбинаций нужную? Ведь мы говорим о возникновении живой системы из неживого органического вещества! Где тот длительный этап, когда коацерватные капли постепенно приобретали функции ускорения и самовоспроизведения нужных химических реакций?
И напоследок еще пару вопросов:
- прошел ли биологический обмен через коацерватное состояние или первоначально возникает генетический код?
- почему некоторые редкие элементы в земной коре (молибден, магний) стали играть большую роль в биологическом обмене, чем обычные элементы (кремний, кальций)?
