Шаблонное связывание: очередная модель происхождения жизни

Cхема шаблонного связывания как механизм возникновения автокаталитических систем.

Credit: Maslov and Tkachenko

Целый ряд исследователей указывают на то, что гипотеза РНК-мира оперирует слишком сложными химическими компонентами и слишком сложными взаимодействиями и что начало жизни должно было быть проще. Недавно была предложена ещё одна модель (очередная :) под названием template-assisted ligation (связывание по шаблону), которая по замыслу авторов (Алексей Ткаченко/Сергей Маслов, American Institute of Physics), должна мыслиться как подготовительная ступень к миру РНК. Суть модели сводится к следующему. В условиях циклических изменений параметров окружающей среды (такие изменения, по предположению авторов, могли, например, явиться следствием суточных циклов освещённости, солёности, кислотности и пр. в первобытном океане) полимеры небольших размеров могли образовывать более длинные комплиментарные цепи, которые бы затем снова распадались на более короткие составляющие и так далее. Переход от сравнительно простых к более сложным химическим соединениям в модели имеет гистерезисный характер: достаточно, чтобы он произошёл при определённых условиях лишь однажды; в дальнейшем для репликации комплиментарных полимеров он не требуется.

Такое впечатление, что авторы модели предлагают считать подобные циклические ассоциации ступенью в процессе возникновения системы трансляции информации. Тем не менее, я не увидел ничего, что давало бы основания рассматривать химические репликационные циклы такого рода источником перевода с языка нуклеотидов на язык белков, как это имеет место в системе трансляции генетической информации всех известных науке организмов. Репликация наблюдается даже в кристаллах и не требует трансляции в смысле перевода с одного языка на другой. С другой стороны, такой перевод, по определению, предполагает существование логических правил трансляции (см. Генетический код), принципиально отличных от физико-химических регулярностей (в частности, тех, которые используются в обсуждаемой модели). Реализация логических правил трансляции возможна там, где структура полимера, воспринимающаяся транслятором в качестве кода, не зависит от движения частиц вещества системы, то есть физико-химически инертна, вырождена, безразлична, произвольна относительно этого движения.

Современная система трансляции генетической информации включает три физико-химически независимых компонента:

• код (нуклеиновые кислоты),
• протокол (арсазы и транспортные РНК) и
• денотат (белки).

Система трансляции обладает, к тому же, свойством смысловой замкнутости (самодостаточности): код содержит инструкции по реконструкции помимо других систем организма также и самой системы трансляции.

Так что модель шаблонного связывания не решает проблему возникновения трансляции, как и следовало ожидать. Модель иллюстрирует лишь возможный механизм реконструкции того, что имелось на предыдущем поколении. Вопрос же, а как это появилось, опять остаётся «за кадром».

Многочисленные модели абиогенетического синтеза (хемотоны, гиперциклы, РНК-мир, мир РНК и пептидов, связывание по шаблону, обменные сети и пр.) игнорируют тот факт, что никакого неинтеллектуального физико-химического пути от органических химических соединений к жизни не может быть, хотя бы постольку, поскольку трансляция — ключевое свойство живых систем — есть следствие не физических или химических закономерностей, а организации системы, то есть граничных условий на движение материи. Именно организация системы трансляции как целого обеспечивает выполнение различными её компонентами независимых и взаимодополняющих друг друга ролей (кода, протокола и интерпретатора). Кстати, само существование моделей, подобных обсуждаемой, — хороший аргумент против энтузиазма сторонников РНК-мира. В самом деле, будь гипотеза РНК-мира удовлетворительной, не было бы смысла создавать более простые модели.

Таким образом, некорректность закладывается в натуралистические модели, исключающие целеполагание и целенаправленный дизайн, ещё на стадии формулирования допущений. Стоит ли потом удивляться тому, что они не отражают реального положения вещей? «Размазать» на элементарные химические превращения этот самый пресловутый и неуловимый скачок функциональной сложности между органикой и жизнью, объяснимый только с привнесением интеллектуального фактора, никак не удаётся (а, по моему мнению, и никогда не удастся). «Простые» модели не улавливают необходимой стартовой сложности живых систем, а более «сложные» отходят от первоначальной идеи абиогенеза — чем сложнее синтез, тем более тонкого управления он требует, что перечёркивает все усилия объяснить жизнь в терминах химических взаимодействий без учёта целеполагания и принятия решений по интеллектуальному управлению синтезом.