Происхождение жизни
1. Вначале был органический бульон, в котором возник РЕПЛИКАТОР. Это уже жизнь.
Возник он очень просто, естественным путём. Представьте древнюю Землю. На ней есть вода со всякими простыми органическими соединениями (нуклеотиды, аминокислоты), которые не могут себя реплицировать. На ней горячие источники рядом с вулканами. Она крутится вокруг Солнца, на ней есть день и ночь. Этого достаточно.
А теперь свершается чудо.
В воде нуклеотиды (А, Г, У, Ц) под действием ультрафиолета соединяются в цепочку ковалентными связями. Чистая химия. Солнышко заходит - вода остывает. Цепочка перестаёт наращиваться и начинается сборка второй цепочки из свободных кирпичиков-нуклеотидов. Они соединяются достаточно слабыми водородными связями по принципу комплементарности.
Наступает день - солнышко нагревает воду до температуры ~80 градусов по Цельсию (горячий же источник) и водородные связи разрываются. Образуются две отдельные, но комплементарные цепочки. Солнышко светит ультрафиолетом, цепочки наращиваются ковалентными связями со следующими нуклеотидами.
Наступает ночь - водичка остывает. Цепочки ещё раз присоединяют комплементарные кирпичики. И понеслась: ночью присоединяют кирпичики, днём расходятся, ночью опять кирпичики, днём расходятся. Получилась РЕПЛИКАЦИЯ. Естественным путём.
Допустим, у нас есть короткая РНК-цепочка: АГУЦ. Ну допустим днём наросла случайной комбинацией атомов (вероятность вполне реальная).
Ночью она создаёт комплементарную цепочку
АГУЦ
УЦАГ
Днём водичка нагревается, водородные связи разрываются и она расходится на две цепочки: АГУЦ и УЦАГ
Следующей ночью она опять создаёт комплементарную цепочку, только уже две:
АГУЦ
УЦАГ
и
УЦАГ
АГУЦ
Днём они расходятся. И понеслась репликация...
2. При репликации бывают ошибки (мутации) и одна из «ошибочных» копий репликатора приобрёла способность резать себя (самосплайсинг)
И то, и другое умеют делать молекулы РНК. Проверено в лаборатории.
В итоге получилась ПРОИЗВОДЯЩАЯ система, которая принципиально может произвести любой продукт в виде РНК-молекулы, например, рибозимы. Эта система начала производить (отрезать от себя) различные виды РНК, некодирующих белки. Сплайсинг стал очень разнообразным. Фабрика РНК-молекул постепенно расширяла свой ассортимент.
Благодаря нескольким ключевым событиям произошёл постепенный переход к белковому миру:
4. Была произведена рибосомная РНК, которая составляет активный центр, катализирующий образование пептидной связи между аминокислотами. Сначала она работала без всякой программы, случайно соединяя аминокислоты.
5. Были произведены транспортные РНК, доставляющие аминокислоты к проторибосоме и реализующие генетический код (нуклеотиды => аминокислоты). Белки стали производиться по программе, зашитой в РНК.
6. Стали возникать нуклеопротеиды — комплексы из РНК и белков. Они стали усложняться за счёт всё новых белков.
Неэффективные рибозимы из РНК заменяются на эффективные белковые ферменты, произведённые по программе, зашитой в РНК. Повышается скорость и точность копирования РНК, точность воспроизведения белков.
Переход к белковому миру состоялся, но до сих пор участие РНК осталось в ключевых точках.
Далее возникла ДНК, как надёжное средство хранения информации:
7. РНК превращается в ДНК путём замены одного нуклеотида (урацил на тимин) и одного сахара (рибозы на дезоксирибозу). Одноцепочечная РНК превращается в двойную спираль ДНК. Это повышает сохранность информации, химическую устойчивость, а также даёт возможность исправлять ошибки, восстанавливая информацию со второй спирали по принципу комплементарности.
Постепенно возникает протоклетка:
10. Вся фабрика окружает себя липидной мембраной
11. Ядро отделяется от остальной части клетки (эукариоты). Синтез белка (рибосомы) выносится из ядра. В ядре остаются ДНК и процессинг всех видов РНК, включая рибосомные, транспортные, информационные, некодирующие.
12. Повышается разнообразие белков, происходит дальнейшее увеличение точности и скорости копирования ДНК за счёт белковых ферментов. Возникает сплайсинг белков…
13. Появляются различные органоиды клетки, состоящие из белков. Они специализируются на своих функциях, участвуя в общем процессе копирования репликаторов. Главная цель остаётся прежней – копирование репликаторов.
Эпоха сотрудничества и конкуренции:
14. Одноклеточные начинают кушать друг друга, возникают первые хищники.
15. Происходит симбиогенез с митохондриями и хлоропластами.
16. Появляются простые многоклеточные, состоящие из одинаковых или очень похожих одноклеточных.
17. Начинается специализация за счёт регулирования экспрессии генов. Происходит генерация соматических клеток для образования различных тканей многоклеточного организма. Для соматических клеток устанавливается предел деления – предел Хейфлика. Выделяются половые клетки.
18. Появляются виды, далее читаем Дарвина. |