С чего началось все живое на земле
Человек не похож на амебу, но на молекулярном уровне мы устроены почти одинаково. Как выглядел наш общий прапрадедушка? Николай Кукушкин – о том, что собой представлял, где жил и чем питался последний общий предок всего живого.
Внешне у многоклеточных животных может быть мало общего, скажем, с плесневыми грибами. Но если посмотреть под электронным микроскопом, то обнаружится, что между нами почти нет разницы. Все мы состоим из клеток. Все клетки окружены липидной мембраной. Все они обслуживаются белками и РНК, закодированными в двойной спирали ДНК. Наконец, все живое одинаково добывает энергию. Все эти свойства указывают на то, что у всех известных нам форм жизни был общий предок, также известный как LUCA (last universal common ancestor).
Видео: Откуда на Земле появилась жизнь? Альтернативный взгляд на возникновение жизни на Земле
Почему предок – общий
Жизнь, скорее всего, зарождалась много раз. Возможно – миллионы раз. Но только однажды зародившаяся жизнь оказалась настолько успешной, что дала начала всему многообразию живой природы, которое мы наблюдаем сегодня. Этот единичный случай – как раз LUCA.
Видео: УЧЁНЫЕ В СТУПОРЕ. ОБНАРУЖЕНО ВТОРОЕ СОЛНЦЕ. УГРОЗА ЗЕМЛЕ. 28.09.2016 СЕКРЕТНЫЕ ТЕРРИТОРИИ
Идея о том, что все живое происходит из одного-единственного организма, обычно приписывают Чарльзу Дарвину, который видел в ней логическое завершение своей теории эволюции. Понятно, что общего предка ни Дарвин, ни кто-либо еще не видел и вряд ли когда-либо увидит – речь идет о существе, отдаленно напоминающем бактерию и жившем неизвестно где порядка 3,5 млрд лет назад.
Почему тогда мы так уверены, что общий предок у всего живого был? Потому что все живое очень похоже. В 2010 г. американский биохимик Даглас Теобальд (Douglas L. Theobald) математически проанализировал последовательности нескольких повсеместно распространенных белков. Выбранные молекулы есть и у человека, и у мухи, и у растений, и у бактерий – но могли ли они появиться независимо? Теобальд рассчитал, что общий предок не просто вероятнее, а в 102860 раз вероятнее. Количество атомов во вселенной, для сравнения, составляет 1080.
Видео: Золотой Миллиард!Зачистка населения началась!Шокирующие факты секретных баз США! 10.12.2016
Исследования общего предка обычно организованы по одной и той же схеме: мы сравниваем себя со всеми остальными (бактериями, археями, растениями) и пытаемся понять, какие элементы нашего устройства универсальны и, следовательно, имеют общее происхождение.
Например, почти все ученые убеждены, что LUCA был клеткой. Во-первых, жизни без клеток сегодня мы просто не знаем. Во-вторых, ее очень сложно представить. Жизнь зародилась в океане. Океан – неимоверно большая масса воды. Сколько бы активных, «жизнеспособных» молекул в нем не появлялось, их концентрация в океане будет фактически нулевой. Чтобы эти молекулы начали между собой продуктивно реагировать, их нужно поместить в замкнутое пространство – например, клетку, окруженную липидной оболочкой или мембраной. Мембрана считается одним из основополагающих свойств живого – а значит, одной из отличительных черт нашего общего предка.
Помимо мембраны, для жизни нужны молекулы, которые умеют воспроизводиться – либо сами по себе, либо при помощи других молекул. Сегодня самая известная такая молекула – это ДНК. Но первыми самовоспроизводящимися, «живыми» молекулами, от которых в конечном итоге произошел LUCA, были РНК. Некоторые ученые даже высказывают предположение, что ДНК у LUCA вообще не было – она независимо появилась у его потомков. Так или иначе, самовоспроизводящийся геном – из ДНК или РНК – у общего предка точно был.
Двойная спираль ДНК в живых организмах существует в разных формах. На рисунке представлены формы A, B и Z (слева направо) ©Wikimedia Commons
Наконец, для жизни нужна еда. Только потребляя энергию можно создать из менее упорядоченной системы более упорядоченную, то есть обладающую меньшей энтропией. Чем питался последний общий предок живого?
РНК – молекула жизни
Откуда мы знаем, что жизнь началась с РНК?
Во-первых, РНК кодируют белки – основу современной клетки – но не наоборот. Причем рибосома – молекулярная машина, «декодирующая» РНК в белок – состоит преимущественно из РНК особого типа. То есть РНК теоретически вполне самодостаточна.
Во-вторых, РНК могут эволюционировать – это давно показано экспериментально. Последовательность цепи РНК в пробирке будет случайным образом изменяться – если при этом каким-то образом отбирать «полезные» изменения, получается полноценная и наблюдаемая эволюция.
В-третьих, РНК, в отличие от ДНК, довольно активная молекула. Она может катализировать реакции – почти как белок, выполняющий в современной клетке почти все функции. Можно, например, искусственно создать РНК, которая будет в точности копировать саму себя без дополнительных приспособлений.
Видео: Энергетич.связь между ДНК,чувствами и волнами Земли
Молекулярный бензин
Почти все молекулы, из которых состоит живое, работают на одном и том же топливе: аденодинтрифосфорной кислоте, или АТФ. Чтобы существовать, клетке – самой главной универсальной единице живого – нужно постоянно производить это вещество. Для этого нужна энергия извне.
