Другое интересное свойство везикул – они относительно долговечны, несмотря на то, что составляющие их молекулы появляются и исчезают довольно быстро. На следующем рисунке (см. рисунок 22 на вклейке) можно увидеть красные и зеленые везикулы. Они помечены красителем, который не перемещается между пузырьками. Эта фотография сделана через день после того, как красные и зеленые пузырьки были смешаны. Мы знаем, что такие пузыри ежесекундно в случайном порядке обмениваются составляющими их молекулами, и все же отдельные структуры сохраняются в течение нескольких дней, недель или даже месяцев. Они сохраняют свою «идентичность», даже если молекулы, из которых они сделаны, постоянно меняются местами. Дело, по сути, обстоит так же, как и с нашими телами, молекулы которых меняются год от года. Только здесь скорость изменений меряется секундами.
Чтобы понять, как могла возникнуть первая примитивная клетка, нужно вообразить такой сценарий, в котором генетический материал оказывается внутри подобной мембраны. Это может произойти случайно: когда полотно мембраны сворачивается, образуя замкнутую структуру, внутри может оказаться что угодно из окружающего раствора. Если в растворе есть РНК, какая-то ее часть попадет в мембрану. Но оказалось, что кое-какие простейшие минералы могут сделать этот процесс куда более эффективным. Например, девять лет назад мы изучали возможную роль глины в образовании примитивных клеток. Я говорю об особом виде глины, монтмориллоните, он образуется при выветривании вулканического пепла. Та же вулканическая геохимия, что обеспечивает нам цианиды и другие химические «кирпичики», ответственна и за появление большого количества пепла – какая-то его часть оседает в океан, вступает в реакцию с соленой водой и превращается в глину.
Удивительным образом эта глина помогает сформировать РНК – этот процесс много лет назад изучил и описал Джим Феррис. Мы же обнаружили, что эта глина также способствует появлению мембран. Наш эксперимент состоял в следующем: мы поместили окрашенную РНК на поверхность глиняных частиц и использовали их для формирования везикул из жирных кислот.
Удивительным образом глина помогает формированию и генетических молекул, и мембран, а также сводит их вместе. Все это наводит на мысль, что эта простая и распространенная минеральная порода могла сыграть ключевую роль в образовании примитивных клеток.
Основываясь на экспериментах с глиной, можно утверждать, что образование мембран с РНК внутри выглядит не слишком сложно. Следующий вопрос, о котором надо подумать – как такая структура может расти и делиться? Техническая проблема заключается в том, что эти везикулы очень неоднородны. Они разных размеров, и обычно у них больше одной мембраны. Если вы встряхнете в воде жирные кислоты, на выходе получите полный бардак: гигантские везикулы, крошечные везикулы, одни везикулы внутри других (взгляните еще разок на рисунок с «мыльными» пузырями).
Если вы захотите посмотреть на то, как такие структуры растут, вам придется нелегко. Если каждый пузырь немного увеличится в размерах, вы почти наверняка не увидите этого – смесь везикул будет выглядеть так же, как и раньше. Мы топтались на этой проблеме, пока несколько лет назад к нашей лаборатории не присоединился блестящий студент Тин Чжу (
Как только это было сделано, нам стал доступен простой и показательный эксперимент. Мы добавили в раствор пищу для везикул – другими словами, больше мылообразных жирных кислот – и приготовились наблюдать их рост. Мы думали, что раз мы начинаем с маленьких сфер-пузырьков, они должны просто вырасти в большие сферы. Мы также считали, что если поверхность будет расти быстрее объема, наши пузырьки станут немного вытянутыми. Но этого не случилось. То, что произошло, стало для всех нас большим сюрпризом. В течение буквально нескольких минут мы наблюдали, как из каждой сферической везикулы появлялись тонкие волнистые нити. Эти нити постепенно становились длиннее и толще, и в конце концов сферы превратились в длинные волокна. При этом никакое содержимое не покинуло оболочку, все осталось внутри.
