ДНК на кристалле

Общеизвестный сценарий зарождения жизни на Земле таков. В процессе химической эволюции разнообразные химические превращения привели к образованию на Земле сложных органических соединений — аминокислот, углеводородов, оснований нуклеиновых кислот, жирных кислот. Они очутились в первичном океане. Из готовых блоков — белковых веществ и нуклеиновых кислот — в воде в результате естественного отбора и собирались прото-клетки, уже обладавшие свойствами живого.

Но в первобытных водоемах, судя по всему, был весьма жидкий «бульон», в котором плавали в небольшом количестве органические соединения. Следовательно, сталкивались молекулы аминокислот очень редко, подсчеты показывают, что чаще они могли столкнуться с молекулами соли. На пути от органических соединений к живой клетке выпадало очень важное промежуточное звено. Неясно, как могли возникнуть сами по себе молекулы белков и нуклеиновых кислот, имеющие не только строго определенное внутримолекулярное строение, но и хорошо работающие в живых системах.

Ведь у первичной клетки должна появиться генетическая система. А для работы простейшей системы наследственности нужна также слаженная работа многих компонентов: матрицы — полинуклеотида (ДНК); аппарата репликации (удвоения) нуклеиновой кислоты; адапторов, способных перевести нуклеиновый код в определенную аминокислотную последовательность и т. д. Возникновение всех этих «устройств» из неживой материи и одновременная их «встреча», позволяющая им начать совместную работу, на самом деле, очень маловероятны.

Любопытную гипотезу о происхождении ДНК разработали ученые Э. Костецкий и С. Алексаков. Они заметили, что расположение фосфатных групп в кристалле апатита сходно с их расположением в одной из форм ДНК. Поэтому авторы предположили, что апатит, находясь в безводной среде, подвергался постоянному и длительному воздействию давления и повышенной температуры. Из-за этого кристаллическая решетка минерала ослабляется, и внутрь кристалла из окружающей среды проникают элементы газовой смеси. В принципе это может привести к синтезу звена ДНК. Причем в формирующемся комплексе ДНК остаются фосфатные цепи апатита. Последовательность синтеза нуклеотидов идет по схеме, близкой к биосинтезу в клетках живого организма.

Исследователи предполагают, что наряду с синтезом ДНК в кристалле апатита синтезируются и аминокислоты. Это могло привести к рождению в кристалле апатита механизма взаимодействия белков и нуклеиновых кислот, то есть основы жизнедеятельности клетки. А в качестве одного из аргументов в пользу своей гипотезы ученые указывают на механизм синтеза апатита в костях животных, где прослеживаются аналогии с процессом возникновения генетического кода, описанным учеными.