Авторы статьи в журнале Science Advances, ученые из Университета Чикаго и Университета Хьюстона, исследовали капли коацервата, или первичного бульона, комплекса молекул естественного происхождения: белков, липидов, РНК. Эти скопления, ведущие себя в воде как капли растительного масла, давно считались главными кандидатами на роль первых протоклеток, пишет Science Daily.

В прошлых исследованиях Джек Шостак, нобелевский лауреат по физиологии и медицине 2009 года, пришел к выводу, что первым биологическим материалом, начавшим эволюционировать, была молекула РНК, которая совмещает свойства кодирования информации ДНК с возможностью свертываться как белок и выполнять функции катализа. Так что вполне возможно, предположили ученые, что первыми протоклетками были капли коацервата, содержащие ранние формы РНК.

Но окончательно утвердить их в этой роли мешало то, что эти капли слишком активно и быстро обмениваются молекулами. Таким образом, очень скоро все капли оказываются с одинаковым набором РНК. Нет различия, нет состязания, нет и эволюции.

Для решения этой проблемы Шостак привлек инженеров. «Инженеры давно изучают физическую химию такого рода комплексов — и в целом, химию полимеров. Логично, что у них накопился опыт, — сказал он. — Когда мы исследуем нечто вроде происхождения жизни, то есть, что-то очень сложное, с таким количеством компонентов, нужны привлечь людей, у которых имеется релевантный опыт».

Экспериментируя с каплями коацервата в дистиллированной воде под действием электрического тока, инженеры заметили, что в такой среде обмен РНК между клетками замедляется с нескольких минут до нескольких дней. А значит, появляется время для мутаций, состязаний и эволюции.

Повторные опыты с настоящей дождевой водой показали те же результаты: у протоклеток формировались ячеистые стенки, возникали условия для зарождения жизни.

Безусловно, современная дождевая вода не идентична по химическому составу дождю, выпадавшему на Земле миллиарды лет назад. То же можно сказать и о модели протоклетки. Ученые готовы повторить опыты, когда в их распоряжении появятся более подходящие молекулы.

В прошлом году ученые обнаружили новый комплекс химических реакций, благодаря которым всего из четырех ингредиентов первичного бульона могли возникнуть основные строительные элементы жизни — аминокислоты и предшественник нуклеотидов, составляющих ДНК и РНК.