Коацерваты, дождь и химическая эволюция
На страницах этого блога я пару раз пытался говорить с вами о том, в чём заключается разница между биологическими и псевдобиологическими системами, то есть, между одноклеточной «жизнью» и «нежизнью». В частности, большой интерес вызвала статья «Вы, конечно, шутите, мистер Нейман! Страшная сказка о серой слизи» (+41, 11 тысяч просмотров). Также на Хабре есть отличная статья «Что такое Жизнь во Вселенной: четыре базовых принципа вместо трёх характерных функций» в переводе уважаемого Дмитрия Диля @MetromDouble: в ней рассматриваются базовые биохимические предпосылки для возникновения альтернативной жизни, которая в оригинале называется «lyfe». В сегодняшней статье я хочу рассказать о современных взглядах на абиогенез, а именно о «суббиохимических» свойствах коацерватных капель. Интересную обзорную статью на эту тему опубликовал на сайте «Биомолекула» уважаемый Кирилл Вакулин, я же под катом рассмотрю, как дождевые капли могли поспособствовать возникновению жизни, и какую роль эти идеи играют сегодня при проектировании синтетических клеток.
Термин «коацерват» в переводе с латыни означает «собранный в кучу». Он был введён в научный оборот Александром Ивановичем Опариным не позже 1924 года. Коацерват — это многослойная вязкая жидкость, где неорганические коллоидные слои чередуются со слоями или вкраплениями биомолекул. В этой статье под «коацерватами» будут пониматься, прежде всего, коацерватные капли. Опарин полагал, что в первобытных водоёмах коацерватные капли стали переходным звеном, обеспечившим переход от абиогенеза к зарождению жизни. Сегодня гипотеза Опарина признана явно недостаточной и устаревшей, однако я предлагаю вам почитать статью о ней, подготовленную уважаемым Михаилом Орловым к столетию этой гипотезы.
Коацерваты — это капли внутри жидкости или коллоида, образующиеся из полимерных молекул с противоположными электрическими зарядами. Свойства коацерватов подробно изучены в коллоидной химии и науке о межфазных границах (interface science), а также в материаловедении. Но с биохимической точки зрения разделение жидкости на фазы или фракции с образованием коацерватных капель, по-видимому, непосредственно предшествует формированию немембранных органелл, которые в изобилии встречаются в животных клетках. Современная биохимия позволяет создавать в лабораторных условиях (in vitro) коацерваты различного состава, которые имитируют разные аспекты таких органелл: физические и химические свойства, селективность всасывания жидкостей, динамику формирования.
Классическая попытка создать искусственный «первичный бульон» в лабораторных условиях — это эксперимент Миллера-Юри, впервые поставленный Стэнли Миллером и Гарольдом Юри в Университете Чикаго в 1953 году.
