Доктор биологических наук, заведующий кафедрой биохимии, микробиологии и биотехнологии Школы естественных наук Дальневосточного федерального университета профессор Эдуард Костецкий выдвинул гипотезу зарождения жизни. Этот механизм, по словам ученого, является универсальным для любого уголка Вселенной, и в частности для Земли. В основе земной жизни может лежать клетка-прародительница, возникшая из чего-то неживого.
Согласно существующим представлениям жизнь на Земле возникла около 4 миллиардов лет назад. Однако на вопрос, как происходил процесс ее зарождения, до сих пор нет четкого ответа. На этот счет имеются лишь теории и гипотезы, зачастую противоречащие друг другу. Но есть одна деталь, которую не отрицает никто: жизнь развивалась из так называемой протоклетки — гипотетического первичного организма. Эта клетка, по всей вероятности, содержала в себе макромолекулы белков и ДНК и была способна к самовоспроизводству. Но далее следует самый интригующий вопрос: сама-то эта протоклетка откуда возникла? На сегодняшний день насчитывается около четырех тысяч серьезных научных работ, посвященных ответу на этот вопрос, но, как несложно догадаться, ни одна из них не дает ответов на ключевые вопросы проблемы происхождения, такие как возникновение матричного механизма и универсального генетического кода. «В лучшем случае их автоматически переводят в плоскость эволюции, в худшем рассматривают в аспекте божественного происхождения. Но все прекрасно понимают, что ни первое, ни второе нельзя расценивать как самодостаточную гипотезу, поскольку для запуска эволюции необходим исходный, самовоспроизводящийся материал, проблема получения которого является основополагающей в теории происхождения жизни, — рассуждает профессор Эдуард Костецкий. — Нет смысла также рассматривать и любую теорию из серии гипотез панспермии, которые предполагают, что жизнь на Землю занесли из космоса метеориты, пришельцы, «споры жизни» и тому подобное. К тому же они не объясняют сам факт возникновения жизни, а лишь переносят это таинство за пределы нашей планеты».
Костецкий в работе над собственной гипотезой отмел вариант возникновения протоклетки из образовавшихся заранее ее фрагментов, памятуя о том, что в основе появления жизни в любой форме лежат половые клетки, изначально являющиеся жидкими кристаллами с набором всех необходимых молекул для создания будущего организма. «Клетка — это сотни тысяч и миллионы молекул, сформировавших единый жидкокристаллический комплекс. Отдельные фрагменты данного комплекса, в том числе вирусы или фаги, не являются жизнеспособными», — убежден Костецкий. Исходя из этого он предположил, что все составляющие протоклетки образовались на единой базе, которая, трансформировавшись под влиянием определенных условий, и положила начало жизни.
Наиболее вероятным кандидатом на пост прародителя живой клетки ученый называет минерал апатит, который является единственным существенным источником фосфора на поверхности Земли. Ученый утверждает, что минеральная составляющая у высших животных (кости и зубы), некоторых прокариот и одноклеточных организмов представлена группой апатита. Кроме того, элементарная ячейка апатита и двойная спираль ДНК имеют сходную периодичность. Хотя доказательства участия этого минерала в появлении жизни имеются пока только косвенные, все же они заставляют задуматься над тем, что именно апатит стал матрицей для появления жизни.
Рассмотрев все особенности кристалла апатита, Эдуард Костецкий пришел к выводу, что на его основе могли одновременно образоваться все фрагменты живой клетки — ДНК, РНК, белки и множество других, не менее важных составляющих. А происходил этот процесс в две фазы, причем обе были достаточно короткими по продолжительности.
Приступая к своему исследованию, ученый выяснил возраст живых систем, а также геологические условия, в которых проходил их синтез. Анализ данных показал, что возраст Земли мало чем отличается от времени возникновения жизни. Он оценивается приблизительно в 4 миллиарда лет. Именно тогда, по утверждениям геологов, происходили достаточно активные изменения в базальтовой коре, формировалась гранитная оболочка, улетучивалась плотная первичная атмосфера. Поверхность планеты была нагрета до 600—700 градусов, из недр активно выделялись элементы восстановительной газовой фазы в виде свободных радикалов. Это была первая фаза зарождения жизни, но до самой жизни было еще далеко. Из остаточного магматического расплава на поверхности формировались пегматитовые минералы — апатит, кальцит, кристобалит, слюда, кварц, полевой шпат и другие. Все эти минералы обладают крупнозернистой структурой, а их размеры могут сильно колебаться — от субмикроскопических до метровых. В тот период минеральная решетка апатита была достаточно подвижной, и свободные радикалы и ионы газов, выходящих из недр Земли, активно формировали его кристаллическую решетку.
Апатит и минералы, которые кристаллизовались вместе с ним, как предполагает Эдуард Костецкий, находясь в безводной среде, подвергались длительному воздействию космического, ядерного и ультрафиолетового излучения. В то же время на них действовали повышенное давление и температура. В этих условиях кристаллическая решетка минералов ослаблялась, и в нее ускоренно проникали свободные радикалы и ионы. В этой фазе апатит насыщался различными элементами, которые впоследствии и сыграли важную роль в создании протоклетки. Можно сказать, что именно тогда происходило формирование органо-минерального комплекса — кристалла, преобразившегося далее в первичную живую структуру. Синтез основных органических молекул — предшественников фрагментов клетки, как предполагает Костецкий, шел в кристаллах апатита при температурах около 200 градусов.
Вторая фаза возникновения жизни наступила, как считает ученый, при появлении воды на поверхности планеты, то есть когда температура опустилась до 100 градусов. «Из-за обилия выделений сероводорода и хлороводорода уровень рН первичных океанов в этот период был кислым. Апатитовые поля, имеющие в своем составе органо-минеральные комплексы будущих протоклеток, вступали в контакт с кислыми водами первичных океанов и освобождались от минеральной составляющей, не вошедшей в состав протоклеток», — рассказывает Костецкий. Жидкокристаллический органо-минеральный комплекс уже содержал в себе компоненты, необходимые протоклеткам для обеспечения промежуточного обмена. «Органические вещества, не попавшие в орбиту будущих протоклеток, фагов или вирусов в силу своего родственного происхождения на тех же минеральных матрицах, стали хорошей основой для поддержания гомеостаза протоклеток», — предполагает Костецкий. Движущей силой дальнейшей эволюции протоклеток были, по-видимому, такие изменяющиеся факторы внешней среды на Земле, как рН, температура, концентрация ионов и кислорода в морской воде, наличие органического материала, симбиотические процессы, а также катастрофы.
Помимо того что кристалл апатита оказался способным локализовать в себе структурные элементы будущей живой клетки, он, как и любой другой кристалл, обладал высокой периодичностью, то есть в его структуре было до 5—6 процентов дефектов. Эта особенность сделала кристаллы высокоинформативными, что привело к образованию множества стабильных альтернативных конфигураций. Это является необходимым условием для хранения информации, без чего живая клетка не может существовать и самовоспроизводиться — по сути это своеобразное подобие генетического кода.
В итоге, как уверен профессор Костецкий, развившаяся на основе кристалла апатита протоклетка получила в наследство от него не только особенности строения своих главных составляющих, но и все основные функции, без которых клетка не смогла бы самовоспроизводиться и эволюционировать, а в результате — создать все многообразие жизни на планете.
Самое интересное, что подобная схема появления живой клетки может быть универсальной не только для Земли, но и для других космических тел, развивавшихся подобно нашей планете. И если эта теория верна, то при поиске внеземной жизни или ее останков ученым следует обращать внимание не только на явные свидетельства существования живых организмов, но в первую очередь на минералы, входящие в основу других планет и геологическую историю их формирования. Теперь осталось только проверить эту интересную гипотезу в лабораторных условиях, искусственно воссоздав описываемые события, чтобы попробовать создать живое из неживого. В случае успеха люди наконец получат ответ на, пожалуй, величайшую загадку бытия и смогут запросто примерить на себя роль Создателя.
Источник: forum-orion.com
