Текст книги "Эволюционизм. Том первый: История природы и общая теория эволюции"

Первоначальное представление о происхождении жизни как процессе биохимических реакций возникло ещё в трудах А. Лавуазье. Но исторически первая максимально обоснованная накопленными наукой фактами модель возникновения жизни на Земле была предложена научному сообществу в 1924 г. в России в период НЭПа с выходом книги Александра Опарина «Происхождение жизни». Можно по-разному относиться к идеям этой книги, но несомненно, что это была достаточно удачная и перспективная для этого времени попытка распространить эволюционную теорию на решение проблемы происхождения и ранней истории жизни.

В 1929 г. английский биохимик Джон Холдейн независимо от Опарина разработал и обосновал во многом сходный сценарий происхождения и формирования жизни. Поэтому, несмотря на расхождения в деталях, данная модель биохимической эволюции вошла в историю науки под общим названием «модель Опарина-Холдейна». Огромным достоинством этой модели является то, что процесс возникновения жизни представал в ней как закономерный, а не чисто случайный, и был предложен конкретный механизм превращения огромной массы случайностей в устойчивую закономерность зарождения живого вещества.

Исходным пунктом разработки модели Опарина-Холдейна явился анализ химического состава древнейших осадочных пород возрастом до 3 млрд. лет, открытых к этому времени геологами. Важнейшей характеристикой этих пород было отсутствие окисления вследствие отсутствия самого окислителя – атмосферного кислорода и преобладания восстановителя – атмосферного водорода. Отсутствие окисления обеспечивало сохранность молекулярных структур, возникших в огромном количестве в виде разнообразных наборов и находившихся у истоков формирования жизни. Именно наличие окисления, по Опарину, является непреодолимым препятствием для самопроизвольного возникновения живого из неживого в настоящее время. Первичные микроорганизмы, возникшие в первобытном океане, усваивали углеводы посредством брожения, а не дыхания.

Соответственно в модели Опарина-Холдейна выстраивались этапы самопорождения жизни. На первом этапе происходила химическая эволюция на основе первичной атмосферы, включавшей водород, метан, аммиак, водяной пар, но почти не содержавшей кислорода. На втором этапе, опираясь на достижения первого этапа, стартовала предбиологичская – биохимическая и микроструктурная – эволюция в водах океана, которые обеспечивали защиту возникших структур от жёстких космических излучений и создавали растворы для интенсивного хода биохимических реакций. На третьем этапе пребдиологическая эволюция перерастает в биологическую. Она начинается в океане, но затем завоёвывает и сушу. Такая общая схема жизнепорождающей эволюции является значительным достижением модели Опарина-Холдейна. Важнейшим концептуальным стержнем этой модели явилось представление о длительном, последовательном, поэтапном процессе зарождения живой материи в недрах неживой и о возникновении сложных органических соединений из простых.

Согласно модели Опарина, жизнь возникла на основе высококонцентрированного раствора химических веществ, так называемого «первичного бульона» под воздействием ультрафиолетового облучения Солнца, обеспечившего процесс биогенеза необходимой энергией. Органические вещества стали создаваться в первобытном океане из простых неорганических соединений. Их накопление и привело к образованию «первичного бульона», в котором некоторые органические молекулы (в том числе и молекулы белков) стали создавать вокруг себя гидратную оболочку и образовывать так называемые гидрофильные («любящие воду», водолюбивые) комплексы. На этой основе происходит образование так называемых коацерватных капель, способных поглощать и избирательно накапливать различные соединения. Слово «коацервация» в переводе с латинского означает «собирание», «образование сгустков».

Процесс образования биохимического порядка из предбиологического хаоса протекал, по Опарину, следующим образом. В некоторых зонах первобытного океана возникали случайные химические реакции. Большая часть их быстро прекращалась с исчерпанием исходного сырья. Но в хаосе химических реакций воспроизводились реакции циклического типа, обретавшие способность к самоподдержанию в замкнутых циклах при постоянном поступлении энергии извне и обмене веществом с окружающей средой.

Такие взаимодействия запустили механизм предбиологического отбора, а вместе с отбором и совершенствованием комплексов химических реакций начались отбор и совершенствование органических молекул, принимавших участие в этих реакциях. На границе между коацерватами и окружающей их средой встраивались молекулы липидов (жиров), на основе которых образовывались полупроницаемые мембраноподобные структуры. Такого рода защитные оболочки обеспечивали стабильность возникших комплексов.

Однако каждое такое образование проходило проверку на устойчивость в процессе предбиологического биохимического отбора. Выдержавшие конкуренцию коацерватные капли росли, а все прочие распадались и пополняли химическую среду первичного бульона, из которой образовывались новые коацерваты.

Каждая коацерватная капля имела пределы роста, обусловленные пределом прочности сцепления молекул. Поэтому, разросшись до определённых размеров, коацерват распадался на дочерние коацерваты, т. е. происходило предбиологическое деление. При этом рост дочерних коацерватов, сохранивших основу структуры материнских, продолжался дальше, те же из них, которые утрачивали структурное подобие, быстро распадались. Так возникала способность к наследованию особенностей строения.

Попадание в коацерват способной к самовоспроизведению макромолекулы могла образоваться простейшая клетка, которая по мере совершенствования механизма самовоспроизведения могла превратиться в примитивный организм. Такие организмы питались уже органическими веществами, получаемыми из первичного бульона.

В 1953 г. американский исследователь Стенли Миллер смоделировал условия первобытной Земли по сценарию А.И. Опарина уже экспериментально. В созданной им установке смесь газов и воды без доступа кислорода подвергалась действию электрических разрядов. При этом происходило образование сахаров, аминокислот и некоторых других органических соединений. Тем самым была доказана принципиальная возможность неорганического пути образования биогенных органических соединений.

Но органические соединения – ещё не жизнь, не живые организмы. В дальнейшем таким же путём были синтезированы липиды, полимерные структуры, близкие по составу к белкам. Однако все усилия учёных, предпринятые в области изучения возникновения жизни, не дали результатов, позволяющих удовлетворительно объяснить происхождение живого из неживого посредством биохимической эволюции. Был лишь проложен узкий и шаткий мостик, ведущий от неорганической неживой материи к органической, и тоже неживой.

Что касается дальнейшего развития знания, то оно не только не подтвердило, но и в чём-то опровергло, или, по крайней мере, жёстко ограничило применимость модели Опарина-Холдейна. Решающую роль в переходе от неживого к живому Опарин отводил белкам. В его время, как и в конце XIX века, считалось доказанным, что жизнь есть функция белковых тел. Однако современная молекулярная биология выявила совершенно иной механизм функционирования жизни. В том же 1953 году, когда начала действовать установка Стенли Миллера, была опубликована статься американца Дж. Уотсона и англичанина Ф. Крика, содержавшая в себе эпохальное открытие – расшифровку структуры носителя наследственности всего живого на Земле – дезоксирибонуклеиновой кислоты, ДНК. Именно ДНК оборотами своей двойной спирали кодирует всякую информацию, позволяющую воспроизводить живое от простейшей инфузории и до человека. Белковые тела стали рассматриваться как пассивный элемент функционирования живых организмов, активный же элемент переносился на генетические структуры, построенные на основе ДНК.

Выяснилось, что никакая самая сложная конфигурация белков не смогла бы породить самого простого живого организма, не будь в неё встроена чрезвычайно сложно устроенная фабрика репликации, т. е. копирования генетического материала на основе ДНК. Но ДНК тоже совершенно неспособна функционировать без определённых белков-ферментов. Допустить самопроизвольное возникновение такого сложного химического производства, как ДНК с системой подачи ферментов, – значит представить себе совершенно невероятное совпадение случайностей. Откуда природа «узнала», какие именно ферменты нужны для правильного функционирования ДНК? Получить этот комплекс ферментов случайно путём «перетряхивания» многоатомных молекул отдельных белков – это то же самое, что построить современную химическую фабрику, хаотически перемешивая кирпичи, блоки, реагенты, детали различных машин и т. д.

Таким образом, проблема возникновения живого из неживого также обладает глубинной взаимосвязью с проблемой возникновения Космоса из Хаоса, она неразрешима без представлений о мобилизационных структурах, создающих направленность и упорядочивающую предрасположенность эволюции. После открытия генетического кода возникла настоятельная потребность в объяснении процесса образования генетических структур и соответствующей доработки модели Опарина-Холдейна. При этом А.И. Опарин занял позицию, которая предполагала, что появление нуклеиновых кислот произошло при завершении химической эволюции, когда при перестройке оболочки коацерватов образовались простейшие живые клетки, трансформировавшиеся с помощью получения энергии и вещества из первичного бульона в простейшие организмы. Переход от протожизни к жизни завершился, по Опарину, когда соревнование протобионов, т. е. предбиологических образований в скорости роста сменялось борьбой организмов за существование.

Генетический код, таким образом, рассматривался как итог функционирования клеток. Такая трактовка вызвала возрастающую волну критики и обострила противоречия, ранее сложившиеся внутри модели Опарина-Хойдена между обоими её создателями. Если Опарин принимал за точку отсчёта биохимической эволюции целостные эволюционирующие системы, которые он назвал коацерватами (от лат. «коацерватус» – накопленный, собранный, сгущённый, сгусток), то Холдейн брал за основу большие молекулы, способные к самокопированию.

Разгоревшийся вскоре спор между школами Холдейна и Опарина по поводу происхождения жизни был связан с отстаиванием ими диаметрально противоположных точек зрения на исходные условия эволюции жизни и на фундаментальных свойства живого – самовоспроизведение и обмен веществ.

С открытием роли нуклеиновых кислот и ферментов чаша весов стала постепенно склоняться на сторону Дж. Холдейна, который брал за исходную точку отсчёта самовоспроизведение и развитие способности к размножению, репродукции живой материи. Предорганизмы, согласно Холдейну, можно представить по аналогии с вирусами типа табачной мозаики, которые содержат структуры ДНК и ферменты, необходимые для самокопирования.

По мере выявления генетических основ микроэволюции представления о сущности жизни и гипотезы о её происхождении стали связываться с первичной ролью ДНК и РНК и подчинённой ролью белковых молекул. Однако исследования нобелевского лауреата 1967 г. М. Эйгена и его единомышленника биохимика Р. Дикерсона показали невозможность самовоспроизведения предбиологических кислот, состоящих исключительно из нуклеиновых кислот или из белков, а только на основе взаимодействия между ними. Это взаимодействие и составляет суть концепции гиперцикла Манфреда Эйгена, обоснованной в его работе «Самоорганизация материи в ходе химической эволюции» в 1971 г.

Эйген рассмотрел взаимодействие нуклеиновых кислот и белков как автокаталитический процесс, в котором каждая из взаимодействующих сторон стимулирует, поддерживает и запускает ход реакции другой стороны. Взаимная катализация полимерных молекул составляет гиперцикл, до образования которого происходят только случайные процессы перемешивания нуклеиновых кислот и аминокислот, образующих беспорядочные последовательности. В ходе образования гиперцикла нуклеиновые кислоты, обретающие в силу устройства своих мономерных связей способность к матричному самовоспроизведению, катализируют синтез молекул предпротеинов, а в ответ каждая молекула предпротеинов катализирует самовоспроизведение нуклеиновых кислот.

После образования гиперцикла возникает отбор, и только с этого момента можно говорить о биологической эволюции. Начинается конкуренция между макромолекулами, в которой наибольшие шансы на выживание получают молекулы с максимальной селекционной ценностью. Благодаря своему устройству по принципу комплементарности нуклеиновые кислоты приобретают свойство самоинструктированной сборки из мономеров.

Фактически М. Эйген по-новому взглянул на формирование предпосылок биологической эволюции. Эти предпосылки, согласно теории Эйгена, коренятся во внутреннем устройстве макромолекул, которые возникали на самой ранней стадии эволюции жизни в «первичном бульоне», или «протосупе». Макромолекулы представляют собой открытые системы, постоянно обменивающиеся энергией и веществом с окружающей средой. Около 3–4 миллиардов лет назад эта среда представляла собой раствор, из которого можно было черпать энергию (получаемую от солнечных лучей, электрических разрядов и т. д.). Этот обмен явился предшественником и первоисточником организованного обмена веществ.

Макромолекулы обладают достаточной стабильностью, необходимой для хранения информации и формирования в зависимости от обстоятельств самых различных структур. Отсюда возникает способность к самовоспроизведению в виде образования инструкций для синтеза аналогичных структур по матричному принципу, т. е. существующие макромолекулы служат эталоном для синтеза однотипных с ними макромолекул, но с изменениями (инновациями!), отражающими воздействия внешней среды. Ограниченность материально-энергетических ресурсов для самовоспроизведения приводит к конкуренции и отбору наиболее конкурентоспособных форм. Такие формы размножаются, а менее конкурентоспособные быстро распадаются. Так начинается биологический отбор.

Сделав ставку на самоорганизацию, Эйген выступил в качестве одного из идейных предшественников синергетики, широкое распространение которой началось в 70-е годы и продолжается до сих пор. В ходе этой экспансии синергетика сделалась одной из наиболее активных мобилизационных структур (парадигм) современной эволюции знания. Опираясь на идею самоорганизации, М. Эйген создал модифицированную модель предбиологической эволюции, в которой рассматривал первичный бульон как неравновесную систему, в которой находилось огромное множество нуклеотидов и аминокислот со случайной последовательностью звеньев. Лишь очень большое число реакций создаёт вероятность образования каталитических циклов реакций, причём циклическая организация оказывается конкурентоспособной цепочкой.

В 1979 г. А.Н. Опарин выступил с критикой этого положения Эйгена, интерпретировав его как сомнение в закономерности возникновения жизни. Не принял Опарин и теорию гиперциклов, поскольку формирование наследственных структур относилось им к завершающему этапу биохимической эволюции.

Однако «научная мода» работала уже против подходов Опарина. Всё большую популярность приобретали теоретические конструкции, игнорировавшие коацерваты и связывавшие биохимическую эволюцию с генетическим кодом, репликацией, мутациями, азотистыми основаниями, нуклеотидами. Эталонное положение в биологии, занятое синтетической теорией эволюции, побуждало исследователей к подведению поисков эталонной модели биохимической эволюции под принципы и идеалы синтетической теории со свойственным ей гипертрофированием роли мутаций, случайностей и «творческого» действия естественного отбора.

Началось «расползание» претендующей на эталон модели Опарина-Холдейна, против чего и выступал, собственно, Опарин, критикуя Эйгена. Это «расползание» инициировал сам Холдейн, выступивший уже в начале 60-х годов (он умер в 1964 г.) с обоснованием так называемой концепции необиоза. Суть концепции заключалась в представлении о первичности особых макромолекулярных структур, способных к саморепродукции и потому получивших название «голых генов». Это означало, что нуклеотидная система при своём зарождении была «голой», нуклеиновые кислоты возникли раньше белков, но процесс саморегуляции начался лишь по мере образования нуклеиново-протеиновых компонентов с участием ферментов.

Генетическая концепция Г. Мёллера также была связана с представлением о нуклеиновых кислотах как первоисточниках жизни. Именно они образовывали, по Мёллеру, особую цепочку макромолекул, своеобразную матрицу, определявшую последовательность формирования протобионтов и обмен веществ в них.

Эти и другие концепции в совокупности определили сущность подхода, который получил название генобиоза, связанного с информационно-генетической трактовки зарождения жизни. Этот подход резко противостоял подходу так называемого голобиоза, отстаиваемого последователями Опарина и связанного с субстратной, метаболической трактовкой жизнепорождающего процесса. Началась длительная острая дискуссия между сторонниками генобиоза и голобиоза, которая несколько стихла к началу 1980-х годов, но в той или иной форме продолжается вплоть до настоящего времени. Инициатива и преимущество в этой дискуссии явно принадлежит сторонникам генобиоза. Особенно укрепились позиции сторонников генобиоза, когда генетические исследования показали, что образование хиральности, т. е. свойства оптической активности и ассиметрии, присущего всему живому, происходит одновременно и в тесной связи с генетическим кодированием.

Базируясь на теоретических конструкциях генобиоза, начался поиск экспериментальных доказательств возможности синтеза нуклеиновых кислот в условиях первобытной Земли. Необходимо помнить, что эти эксперименты тоже были модельными, т. е. они воссоздавали модель условий первобытной земли в лабораторных условиях, а не на огромных акваториях первобытного океана, где под первобытной атмосферой проходил грандиозный эксперимент эволюции.

К началу 80-х годов XX века в ряде экспериментов была продемонстрирована возможность воспроизведения РНК без участия ферментов. Специалисты сразу же заговорили о первичности РНК по отношению к ДНК и белкам. Их оппоненты оспаривали этот вывод на том основании, что на первобытной земле условия были совсем не такими, как те, что были созданы в экспериментальной модели. К тому же никто не мог объяснить, откуда в этот период истории Земли мог взяться такой редкий элемент, как фосфор, без достаточных количеств которого отсутствовало бы «сырьё» для природного химического «производства» нуклеиновой кислоты. Всё это, по мнению критиков, очень похоже на экспериментальное обоснование не биохимической эволюции, а самопроизвольного самозарождения живого из неживого.

В 1981 г. под руководством М. Эйгена были проведены успешные эксперименты по синтезу РНК в растворе мономеров с добавлением фермента полимеразы. Экспериментаторы надеялись получить ДНК, но получили РНК, что полностью перевернуло представления о роли нуклеиновых кислот в биохимической эволюции.

На основе этих экспериментов Эйген стремился подкрепить свою концепцию гиперциклов, представляющую собой определённый компромисс между генобиозом и голобиозом. Эта концепция отстаивала одновременное возникновение генетических структур и ферментов, генетического кодирования и обмена веществ. Однако, несмотря на приобретённый М. Эйгеном заслуженный научный авторитет, большинство учёных скептически относилось и продолжает относиться к подобной «коэволюции» генов и белков.

Оснований для этого скептицизма вполне достаточно, они заключаются в принципиальной структурной и функциональной несовместимости белков и нуклеиновых кислот. Химическое поведение нуклеиновых кислот значительно проще по сравнению с белками, оно, как и соединения неживой природы, определяется структурой локальных участков цепи. Именно вследствие своей механистичности нуклеиновые кислоты и смогли стать основой генетического кодирования и передачи информации, так сказать, информационной технологии жизни.

И тем не менее сущность разногласий сторонников генобиоза и голобиоза как раз и была связана с тем, что белки не могли образоваться без инструкций, содержащихся в структурах нуклеиновых кислот, а нуклеиновые кислоты – функционировать без катализации ферментными белками. В этой связке обнаружился замкнутый круг, и сторонники обоих подходов, не в силах его разомкнуть, по существу, лишь перебирали варианты решений локальных задач. Наука же при этом оставалась в тупике. Непроходимость этого тупика обусловливалась и невозможностью экспериментального моделирования переходного этапа от преджизни к жизни в лабораторных условиях.

В результате моделирование процессов биохимической эволюции свелось к решению ряда локальных задач, причём это решение оказывалось многовариантным. Выделились, в частности, такие задачи, как моделирование возникновения единого генетического кода, механизма воспроизведения и репродукции жизни, образования белково-нуклеотидных комплексов, образования архаических клеток и т. д. В свою очередь поиск решения этих задач требовал их подразделения на ещё более мелкие, но отнюдь не более простые задачи – образования ферментов, формирования биополимеров, возникновения пептидов (т. е. коротких цепей аминокислот, ставших предшественниками белков). Но и эти задачи не находили однозначных решений.

Стали появляться альтернативные модели Опарина-Холдейна гипотезы происхождения жизни. В 1963 г. американский химик Р. Голдэйкер в противовес коацерватам выдвинул нового кандидата на «пост» предшественника живых клеток – так называемые липосомы. Это двухслойные жировые (липидные) оболочки, возникающие в водной среде и способные к набуханию. Данная гипотеза так и осталась бы одним из вариантов объяснения функционирования белковых сгустков, если бы она не оказалась очень правдоподобной для объяснения возможного устройства первобытной клетки. Поэтому данная гипотеза «работает» в теоретических конструкциях образования протоклеток.

В 1969 г. американский биохимик Сидней Фокс противопоставил коацерватам Опарина представление о замкнутых оболочках, названных микросферами. Это представление было не плодом теоретического конструирования, а выводилось из эксперимента.

Эксперимент Фокса заключался в том, что сухую смесь аминокислот погружали в образовавшийся после извержения вулкана кусок лавы и нагревали до 170 °C в течение нескольких часов. Затем образовавшуюся смесь залили слабым однопроцентным раствором поваренной соли.

Результат превзошёл все ожидания. Подобная «кулинария» привела к созданию белково-подобных веществ, названных протеиноидами (от греч. «подобные протеинам»). Содержа в себе до 18 аминокислотных молекул, эти вещества были способны образовывать микросферы диаметром до 2 микрометров. Подобно коацерватам Опарина, микросферы проявляют способность расти и делиться, что может быть истолковано как предрасположенность к развитию способности к размножению.

Миксросферы Фокса наводят на грустные размышления. Они показывают шаткость как теоретических, так и экспериментальных средств исследования проблем саморазвития жизни. Зададимся вопросом: откуда взялась рецептура той «кухни», в рамках которой проводился данный эксперимент? Из теоретических представлений о состоянии первобытной Земли, которые резко отличались от модели Опарина-Холдейна.

Значит, в принципе можно изобрести сколько угодно таких «кухонных» рецептур при каких угодно представлениях о первобытной Земле и получать в результате сколько угодно форм протеиноспособных образований. Если протеиноподобные органические вещества образуются даже в открытом космосе, то уж в химическом лаборатории их можно получать самыми различными путями, что и продемонстрировали опыты С. Миллера, М. Эйгена и С. Фокса. А когда на этой «кухне» образуется что-то похожее на преджизненные структуры, можно начать строить догадки и очень широкие обобщения о ходе биохимической эволюции. И каждый раз будут получаться результаты, претендующие на правдоподобие. Так, с точки зрения Фокса преджизненные структуры образовывались на суше в слоях вулканической лавы при очень высоких температурах. Затем они смывались ливнями на морские, речные или озёрные отмели, где происходило продолжение биохимической эволюции.

Таких «путей эволюции» можно в принципе изобрести сколько угодно и претендовать на открытие, если в итоге получится что-то протеиноподобное. Ясно, что такое положение могло сложиться в науке только в её тупиковом, кризисном состоянии при отсутствии новых конструктивных идей и понимания общих закономерностей эволюции.

Что же доказывают эксперименты Миллера, Эйгена, Фокса и другие? Лишь то, что органические, белковые, протеиноподобные и нуклеиновые молекулы в первобытном беспорядке образовывались при самых различных изменениях земной природы самыми различными способами. Первобытный бульон буквально кишел ими. Потенциально каждый из типов таких молекул мог стать предшественником жизни. Но чтобы реализовать этот потенциал, необходимо было привести беспорядок в порядок, отобрать из огромного разнообразия органических соединений те, которые предопределили бы построение конструкции репродуктивного процесса. Простым случайным перебором вариантов достигнуть этого было нельзя вследствие сложности таких конструкций.

Следовательно, нужно искать пути моделирования тех структур, которые эволюционировали, направляя ход построения таких конструкций. Эволюционировали долго, методом проб и ошибок, подвергаясь постоянному действию отбора. Но и предопределяя общее направление этого отбора особенностями своего функционирования.

В современной науке, к сожалению, моделирование путей биохимической эволюции также происходит методом проб и ошибок, порождая множество тупиковых форм. Дискуссия сторонников голобиоза и генобиоза также постепенно заходит в тупик. Вследствие отсутствия продвижения по пути моделирования способов образования первичных генетических конструкций концепция голобиоза постепенно восстанавливает свои позиции в конкуренции с концепцией генобиоза.

В 2000 г. выдающийся американский биолог Ф. Дайсон в книге «Происхождение жизни» высказал серьёзные аргументы в пользу правоты опаринского варианта модели Опарина-Холдейна. Опираясь на данные палеонтологии, в соответствии с которыми следы углеводов и порфирина, являющегося предшественником коацерватов, содержались в глубинных породах Гренландии возрастом 3,5–3,8 млрд. лет, но никаких следов нуклеиновых кислот найдено не было, Дайсон утверждает, что наиболее вероятно происхождение жизни из белков типа коацерватов, которые обладали способностью к росту и размножению простым делением, но не имели механизма репликации, базирующегося на нуклеиновых кислотах.

Модельный эксперимент, который был проведен под руководством Дайсона в виртуальной компьютерной реальности, а не в химической лаборатории, как у его предшественников, показал, что из хаотического набора молекул в коацервате посредством самоорганизации возникает упорядоченный комплекс, способный к преобразованию в протоклетку. При этом компьютерное моделирование показало, что для синтеза полимеров в процессе предбиологической эволюции достаточно 8-10 аминокислот а не 20, как в настоящее время, а для синтеза ферментов 60-100, а не 5-10 тыс., как сейчас.

Соответственно, Дайсон предложил схему последовательности биохимической эволюции, в соответствии с которой первоначально возникли клетки, они создали основу для образовании ферментов и только после этого было положено начало формированию генов. Эта схема «клетка – ферменты – гены» составила альтернативу схеме Эйгена «гены – ферменты – метаболизм» и совершила своеобразный возврат на новом уровне к представлению Опарина о первичности коагулянтов, гелей и коацерватов как элементов «первородного студня». Соответственно такая модель образования жизни, получившая подкрепление компьютерным экспериментам, может рассматриваться как модель Опарина-Дайсона.

Однако большинство учёных, специализирующихся в данной сфере научного поиска, склоняются всё же к признанию иного пути и иной схемы хода биохимической эволюции. С 1989 г. всё более сильные позиции завоёвывает впервые выдвинутое Д. Джойсом представление о первичности древней РНК, которая совмещала функции генотипа и фенотипа, т. е. могла быть источником генетических преобразований и материалом для естественного отбора.

Выход из тупиковой ситуации, с точки зрения химии, казалось, был найден. Ход преобразований происходил по схеме «РНК – белки – ДНК». Многие учёные считают этот путь единственно возможным и очевидным. Первоначально возникла молекула РНК, на её основе стали образовываться простейшие белки и ферменты, но её недостатком было отсутствие прочных связей между углеродом и водородом. Это тормозило прогресс в эволюции жизни. Понадобился миллиард лет, чтобы посредством естественного отбора заменить одно из азотистых оснований и упрочить связи между углеродом и водородом с участием атома кислорода.

Такое мнение большинства специалистов было подкреплено дальнейшим развитием генетики, в процессе которого были выявлены ранее неизвестные свойства РНК. Уже в начале 1970-х годов был обнаружен фермент, обеспечивающий перенос генетической информации от РНК к ДНК, т. е. в порядке, обратном тому, который действует в современных биологических системах. До настоящего времени не обнаружено ни одного организма, в котором бы отсутствовала РНК, тогда как ДНК не найдено во многих видах вирусов. Молекулы РНК не уступают молекулам ДНК по уровню генетической памяти. В молекулах РНК происходит совмещение генетической и каталитической функций.

Всё это, конечно, весомые аргументы в пользу способности РНК быть химическим «запальником» при разжигании пламени жизни. Но при этом нужно ещё ответить на вопрос, как же могла возникнуть сама РНК.

Для ответа на этот вопрос в современной науке используется гипотеза А. Кернс-Смита, в соответствии с которой жизнь могла зарождаться в кристаллах глины. Их структурное сходство с генами и навело автора гипотезы на мысль о возможности происхождения из них генетических структур. Тип глины, известный под названием каолинит прямо напоминает двухмерный ген. Различные слои глин образуют так называемые домены – пространственно замкнутые структурные компоненты, в рамках которых наблюдаются определённые пространственные ориентации атомов алюминия. Они как бы от домена к домену составляют последовательность из трёх типов ориентаций, что может быть истолковано как источник образования кода из трёх знаков.