ДНК на кристалі

Загальновідомий сценарій зародження життя на Землі такий. У процесі хімічної еволюції різноманітні хімічні перетворення сприяли утворенню на Землі складних органічних сполук — амінокислот, вуглеводнів, основ нуклеїнових кислот, жирних кислот. Вони опинилися у первинному океані. З готових блоків – білкових речовин і нуклеїнових кислот – у воді в результаті природного відбору і збиралися прото-клітини, які вже мали властивості живого.

Але в первісних водоймах, зважаючи на все, був дуже рідкий «бульйон», в якому плавали в невеликій кількості органічні сполуки. Отже, стикалися молекули амінокислот дуже рідко, підрахунки показують, що вони могли зіткнутися з молекулами солі. На шляху від органічних сполук до живої клітини випадала дуже важлива проміжна ланка. Неясно, як могли виникнути власними силами молекули білків і нуклеїнових кислот, що мають не лише суворо певну внутрішню молекулярну будову, а й які добре працюють у живих системах.

Адже у первинної клітини має з’явитися генетична система. Для роботи найпростішої системи спадковості потрібна також злагоджена робота багатьох компонентів: матриці — полінуклеотиду (ДНК); апарату реплікації (подвоєння) нуклеїнової кислоти; адапторів, здатних перевести нуклеїновий код у певну амінокислотну послідовність і т. д. Виникнення всіх цих «пристроїв» з неживої матерії та одночасна їхня «зустріч», що дозволяє їм розпочати спільну роботу, насправді дуже малоймовірні.

Цікаву гіпотезу про походження ДНК розробили вчені Е. Костецький та С. Алексаков. Вони помітили, що розташування фосфатних груп у кристалі апатиту подібно до їх розташування в одній з форм ДНК. Тому автори припустили, що апатит, перебуваючи у безводному середовищі, піддавався постійному та тривалому впливу тиску та підвищеної температури. Через це кристалічні грати мінералу послаблюються, і всередину кристала з навколишнього середовища проникають елементи газової суміші. У принципі, це може призвести до синтезу ланки ДНК. Причому в комплексі ДНК, що формується, залишаються фосфатні ланцюги апатиту. Послідовність синтезу нуклеотидів йде за схемою, близькою до біосинтезу у клітинах живого організму.

Дослідники припускають, що поряд із синтезом ДНК у кристалі апатиту синтезуються й амінокислоти. Це могло призвести до народження в кристала апатиту механізму взаємодії білків і нуклеїнових кислот, тобто основи життєдіяльності клітини. А як один з аргументів на користь своєї гіпотези вчені вказують на механізм синтезу апатиту в кістках тварин, де простежуються аналогії з процесом виникнення генетичного коду, описаним вченими.