В основе каждой современной клетки лежит мембрана, которая удерживает сложную химическую систему. Астробиолог Брюс Дамер из Калифорнийского университета в Санта-Круз утверждает, что физическая граница была необходима еще самым первым прототипами клеток. Без контейнера, который собирал бы молекулы в ограниченном пространстве, химические вещества были бы слишком рассеяны для создания сложных систем, необходимых для жизни.
Эволюция без генетического кода
Существует гипотеза «липидного мира» (lipid first), согласно которой мембраны не просто удерживали химию, но и сами начали эволюционировать. В отличие от современных организмов, передающих информацию через ДНК и РНК, ранние «пузырьки» могли передавать наследственные признаки через химический состав.
Процесс мог выглядеть так: в луже с органическими молекулами формируются сферы из липидов (молекул, одна часть которых притягивается к воде, а другая — отталкивается). Внутри такого пузырька могут возникнуть взаимозависимые химические реакции: например, молекула А ускоряет производство молекулы B, а та, в свою очередь, способствует созданию молекулы А.
Когда такой пузырек делится, его химический «рецепт» распределяется между дочерними сферами. Если в систему попадает случайная молекула C, она может изменить химический цикл, что напоминает мутацию. Пузырьки с более эффективным составом растут быстрее и вытесняют медленные, что создает условия для естественного отбора.
Моделирование и критика
В 2000 году генетик Дорон Ланцет и вычислительный биолог Дэниел Сегре с помощью компьютерной модели подтвердили, что пузырьки способны передавать свой состав потомству, конкурировать и изменять его, что соответствует требованиям естественного отбора.
Однако идея вызывает споры в научном сообществе. Нобелевский лауреат Джек Шостак из Чикагского университета отмечает отсутствие экспериментальных доказательств того, что липидные системы могут эволюционировать. Он также указывает на то, что вопрос формирования даже простых липидов на ранней Земле остается одним из наименее изученных аспектов пребиотической химии. Другие критики полагают, что передача состава от поколения к поколению была бы слишком неточной для работы естественного отбора.
Альтернативы и современные взгляды
Сегодня ученые обсуждают и другие варианты первых контейнеров. Вместо липидов ими могли быть определенные минералы (например, сульфиды железа) или коацерваты — каплевидные сгустки молекул без полноценной мембраны.
Брюс Дамер и биохимик Дэвид Димер продолжают развивать липидную теорию, фокусируясь на горячих источниках. Их «гипотеза горячих источников» предполагает, что циклы высыхания и наполнения бассейнов могли сжимать простые молекулы между слоями липидов, создавая всё более сложные системы. При этом даже оппоненты теории «липидного мира» согласны в одном: без каких-либо отсеков, удерживающих молекулы вместе, дарвиновская эволюция была бы невозможна.
