Гранит науки - 2004-09-06

Эволюция могла начаться с борьбы за выживание двух жировых пузырьков, наполненных генетическим материалом. Побеждал тот пузырек, чья молекула наследственности удваивалась быстрее - модельные эксперименты провели ученые американского Медицинского Института Говарда Хьюза (Howard Hughes Medical Institute)

Состязание пузырьков, согласно модели, опубликованной в журнале Science (September 3, 2004) Джеком Шостаком (Jack W.Szostak) и его коллегами, носит чисто физический характер: рост первородных клеток обеспечивается изнутри, давлением на оболочку пузырьков. Возможность, вытекающая из лабораторных экспериментов с искусственными мешочками или пузырьками из жирных кислот, прямо противоположна общепринятой теории ранней эволюции клеток, которая предполагает, что весь процесс запускается первичным генетическим механизмом, активно синтезирующим клеточные мембраны или еще как-то влияющим на стабильность клеток и их деление. Клетки в основе своей и есть мешочки, инкапсулированные двухслойными мембранами из жирных кислот, липидов и белков. И центральный вопрос эволюции состоит в том, откуда взялись простейшие варианты клеток, описываемые мешочки, пузырьки, они же везикулы, и как началось их состязание, вылившееся в эволюцию жизни?

'Большая часть прежних представлений о росте и эволюции клеток основана на идее первичной эволюции структурных РНК или рибозимов - ферментов, синтезирующих мембранные молекулы' - говорит доктор Шостак. Однако он с коллегами предположил, что сначала были сами мембраны, а потом в окруженной ими полости оказалась нуклеиновая кислота. Для проверки этой теории американские ученые под эгидой Института Говарда Хьюза сконструировали простейшую модель 'протоклеток'. Одни мешочки, сделанные из жирных кислот, они наполнили раствором сахарозы, а в других был только растворитель. Сахарозный раствор, естественно, внутри мешочка создал большее осмотическое давление, чем сам по себе растворитель. Затем экспериментаторы соединили два мешочка с разным содержимым и увидели, что тот, в котором сахароза, т.е. мешочек с большим давлением на мембрану, увеличивался за счет мембранного материала мешочка без сахарозы. Воспроизведение этих опытов с наполнением мешочков фрагментами РНК разной величины показало, что мешочки с нуклеиновой кислотой внутри увеличиваются пропорционально ее количеству, тогда как жировые пузырьки без генетического наполнения усыхают. 'Все, что вам нужно для эволюции (если уже есть пузырек), это удваивающаяся РНК'. Те клетки, чья РНК реплицируется лучше, т.е. те, у которых этой молекулы больше, имеют большее внутрипузырьковое давление, а потому, согласно модели Шостака, они растут быстрее - за счет поглощения других, менее успешных в смысле удвоения РНК, пузырьков.