Коацерватные капли: Это могло бы быть революцией в биологии, объяснением откуда на Земле взялась жизнь, но не всё так гладко
Вероятно, всё живое на планете произошло от одной клетки, появившейся на Земле более 3,5 миллиардов лет назад. Это подтверждает и сходство строения клеток, и схожесть основных химических процессов внутри них. Но откуда возникла первая клетка? Биологи с химиками бьются над этим вопросом больше 100 лет и нашли кое-какие зацепки. Одной из их находок оказались коацерватные капли.
Понятно, что ничего непонятно...
В 1929 году два голландских биохимика, Хендрик Бунгенберг и Гюго Крайт, изучали водный раствор с огромной концентрацией белков и аминокислот. Там они обнаружили кое-что необычное. Часть белков самостоятельно организовалась в шарообразные структуры и принялась... размножаться? Они постепенно увеличивались в размерах, а затем раскалывались на мелкие капли, которые снова начинали расти. Об этом исследовании узнали два других учёных, Алексей Опарин и Джон Холдейн. Независимо друг от друга они предположили, что коацерватные капли являются переходным звеном между живой и неживой природой.
Молекулы белка объединяются в одну капельку! Дикая природа химических растворов удивительна!
Согласно их теории, первые коацерватики возникли в насыщенном органическими веществами океане (или крупном водоёме), в первичном бульоне. Там они эволюционировали: самые устойчивые жили долго, процветали и плодились, остальные разваливались под воздействием окружающей среды. Постепенно одна из протоклеток усложнилась настолько, что превратилась в настоящую клетку.
Опарин (слева) и Холдейн.
Исследования 50-60 годов дополнительно укрепили позиции этой теории. Выяснилось, что каждая коацерватная капля состоит из конкретных белков и аминокислот, которые она поглощает из окружающей среды. К тому же её внутренний состав неоднороден: концентрация белков возрастает к центру, а снаружи они расположены особым образом и способны отталкивать воду, не позволяя ей растворить каплю. Такая структура отдалённо напоминает структуру клеточной оболочки — одного из основных элементов любой клетки.
По незнанию и невнимательности их даже можно перепутать с клетками!
И всё же, сейчас теория Опарина-Холдейна считается устаревшей. Начиная с 80-ых годов, исследователи придерживаются позиции, что первичного бульона, в том в том виде, в котором мы его представляем, не существовало. Сейчас в ходу гипотезы РНК-мира и гипотеза мира полиароматических углеводородов. Звучит очень сложно. Потому что оно и есть сложно.
Сейчас коацерваты исследуются биохимиками. Благодаря им, теоретически, можно проводить сразу несколько взаимоисключающих химических реакций внутри одного раствора.
Мы не будем разъяснять тонкости, но поясним главные отличия. В теории Опарина-Холдейна эволюционирует сама капля. В современных же гипотезах рассматривается эволюция циклов, которые зарождают жизнь. Такие процессы называются автокаталитическими. Главное их отличие от других химических реакций в том, что они воспроизводят сами себя. Автокаталитические циклы лежат в основе самых главных реакций организма, например, дыхания или фотосинтеза.
Таким образом, эволюционировали химические процессы, которые способствовали зарождению жизни. Самые неэффективные вырабатывали все ресурсы и прекращались, а эффективные взаимодействовали друг с другом, объединялись и усложнялись. Как итог, получилась РНК. А дальше ДНК. А ещё дальше, вы уже и так знаете.
