Ни одна из обсуждаемых версий происхождения жизни не выглядит убедительной: они не объясняют, как природа перешла от случайных химических реакций к точной, почти запрограммированной работе молекул — то есть от химической эволюции к биологической. Как это произошло, науке до сих пор неизвестно, рассказал «Газете.Ru» доктор физико-математических наук Владик Аветисов из Федерального исследовательского центра химической физики им. Семенова РАН.
Границы этой проблемы можно оценить количественно.
Если говорить о случайной химии, когда взаимодействуют очень короткие короткие РНК — цепочки из 20–30 звеньев, несущие лишь десятки бит генетической информации, — то тут образование новых цепочек возможно. Новая цепочка собирается как слепок с оригинала, и для случайных реакций это посильная задача.
Вопрос возникает на моменте образования настоящей жизни, которая устроена гораздо сложнее.
Протоклетке — предку первой живой клетки — требуются мегабиты информации, миллионы «букв» генетического текста, то есть в десятки тысяч раз больше, чем умеет копировать случайная химия. На этом рубеже, объяснил Аветисов, должно включаться точное, «алгоритмическое» копирование, подобное работе ферментов – молекулярных машин живой клетки.
И у математиков на этом рубеже возникает закономерный вопрос: а как же быть с накоплением ошибок?
Чем длиннее цепочка, тем выше вероятность, что при случайной сборке в нее попадет чужая «буква»: одна за другой, ошибки постепенно разрушают смысл генетического текста, и уже через несколько копирований от него ничего не остается.
«Математически строгие результаты говорят: при копировании больших объемов информации допустима не более одной ошибки на всю копию. Иначе после нескольких актов копирования информация теряется — это «катастрофа ошибок»», — пояснил он.
Поэтому переход от случайного копирования к точному не бывает плавным, говорит исследователь: случайная химия не воспроизводит уже сто бит информации, и преодолеть порог можно только качественным скачком — технологией работы с отдельными атомами и молекулами.
«Появление алгоритмической технологии и есть существо проблемы возникновения жизни», — уверен Аветисов.
Популярная гипотеза РНК-мира опирается на два факта: короткие РНК копируются без биомашинерии и, значит, могли реплицироваться еще на добиологической стадии, а сами РНК способны и хранить генетическую информацию, и работать как молекулярные машины — правда, для этого им нужно быть длиной в несколько сотен звеньев. Слабое место гипотезы, по словам Аветисова, в том, что она не объясняет переход от случайной химии к точной, — а только он мог превратить короткие носители информации в мегабитные.
«На мой взгляд, пока никакая обсуждаемая в научном сообществе версия не выглядит убедительной. Она не отвечает на этот главный вопрос», — заключил ученый.
Ранее ученый объяснил, почему человечество не может создать жизнь в лаборатории.