Этот удивительный результат породил много захватывающих вопросов. Как это происходит? Какие условия благоприятствуют такому типу роста? Но важнее всего было то, что феномен, который мы наблюдали, помог решить одну из наших сложнейших задач – мы поняли, как происходит деление. Видите ли, очень сложно разделить сферическую везикулу на сферы меньшего размера, для этого необходимо слишком много энергии. Но чтобы заставить длинную нитевидную везикулу разделиться, достаточно легонько потрясти ее, и она распадется в случайном месте. В результате примитивная клетка окажется способна делиться на дочерние клетки просто в результате мягкого воздействия волн. Мы сняли видео о таком процессе деления, где сначала виден странный переход от гладкой нити к чему-то похожему на бусы, которые затем распадаются из-за движения жидкости на маленькие дочерние везикулы. Этот процесс схематически проиллюстрирован на финальном слайде.
Шаги, ведущие к появлению органической жизни, кажутся намного проще, если существует больше одного способа сделать каждый из них. Поэтому мы очень рады тому, что существует и совершенно другой способ деления – фотохимический. Серия химических реакций запускается светом и приводит к делению. Нитевидная везикула также превращается в подобие бус, и, наконец, распадается, образуя дочерние везикулы. Опять же, множество интересных вопросов можно задать о том, как именно это происходит, но весьма обнадеживает, что деление протоклеток, выглядевшее поначалу почти невозможным, на деле оказалось достаточно простым процессом.
Итак, мы теперь знаем, что один компонент примитивной клетки – ее мембрана – может расти и делиться простым и надежным способом. Оставшаяся большая проблема заключается в том, как заставить генетический материал размножаться без ферментов (поскольку до возникновения жизни ферментов не было). Вернемся к изображению протоклетки (см. рисунок 21 на вклейке) – у нас есть модель примитивной клетки, состоящей из мембраны и нескольких генетических молекул внутри. По мере роста мембраны генетические молекулы копируются, поэтому, когда происходит деление, они распределяются по дочерним клеткам.
И вот мы там же, откуда и начали, но цикл роста и деления уже может повторяться бесконечно. Я хочу подчеркнуть, что на этой стадии повторяющийся цикл подразумевает начало эволюции – все из-за информации, зашифрованной в нуклеотидах (тех, что составляют генетические молекулы – ДНК, РНК или что-то еще). Нуклеотиды проходят через процесс репликации, неизбежно возникают ошибки, так что спустя определенное время мы получаем множество разных последовательностей. В какой-то момент одна из этих последовательностей случайно делает что-то полезное для выживания клетки. Потомки этой клетки постепенно распространяются по всей популяции, и генетическая структура всех организмов меняется – основной признак дарвиновской эволюции. Было бы очень здорово увидеть спонтанное проявление дарвиновской эволюции прямо в моей лаборатории, засвидетельствовать переход от химической системы к биологической.
Чтобы создать протоклетку, способную эволюционировать, нужно решить, какими будут ее генетические молекулы и как они будут копироваться. Какие химические процессы могут привести к копированию простых генетических молекул (или даже сложных, таких как РНК)? Это проблема, которая занимает людей на протяжении десятилетий. Покойный Лесли Орджел сначала добился впечатляющего прогресса в этой области, но в конце концов за двадцать лет он убедился в том, что химическая репликация РНК просто неправдоподобна. В результате он пришел к мысли, что, возможно, существовала более простая генетическая молекула, которая появилась до РНК. Ученые по сей день ломают копья по этому поводу, но и эту гипотезу мы можем проверить экспериментально. Например, мы можем создать молекулы, которые немного отличаются от РНК, попытаться, по сути, создать версии РНК, которые, возможно, легче копировать.
