25. Пузырёк с чужим грузом

Двадцать восьмого сентября 1969 года над австралийским городком Мерчисон развалился метеорит, и его обломки рассыпались по окрестностям. Камень оказался тёмным, богатым углеродом и старым, как сама Солнечная система: он пролежал в космосе всю историю Земли и принёс в себе десятки аминокислот и короткие жирные кислоты, молекулы, которые возникли без всякой жизни. Биохимик Дэвид Дамер из Калифорнийского университета в Дейвисе вытянул растворителем органику из крошки этого камня и капнул её в воду. Под микроскопом в капле сами сложились замкнутые оболочки разной формы, и среди них пузырьки. Дамер опубликовал это в 1985 году, а через четыре года вместе с Пэшли показал, что в такие пузырьки можно запереть краску и она не вытечет. Камень не принёс жизнь. Он показал, что материал для стенки получается и без неё.

В лабораторных пузырьках стенку делают не из липидов наших клеток, а из их простых родственников, жирных кислот. У липида наших клеток два хвоста и сложная голова, у жирной кислоты хвост один и голова незатейливая, из таких молекул сделано мыло. Складывает их, как и мыло в прошлой главе, вода, которая прячет от себя хвосты. Если раздуть пузырёк величиной с клетку до футбольного мяча, стенка у него будет тоньше листа бумаги. Держится она нестрого: молекулы перескакивают из слоя в слой, уходят в раствор и возвращаются. Высуши такие пузырьки, и стенки лягут стопкой, добавь воды, и пузырьки соберутся заново сами.

Прошлая глава оставила пузырёк пустой комнатой. Здесь в комнату кладут груз. В 2004 году в бостонской лаборатории Джека Шостака Айрин Чен смешала в одной пробирке пустые пузырьки и пузырьки, набитые РНК. РНК здесь просто длинная цепочка, поклажа, и что такая цепочка умеет сама, пока неважно.

Набитые пузырьки распирало изнутри, потому что вода идёт туда, где растворённого больше. Натянутая стенка охотнее принимала новые молекулы жирной кислоты, а они приходили через раствор из стенок пустых соседей. Набитые росли, пустые сжимались. Никто ничего не выбирал, это ещё не отбор, а осмос. Но у отдельной молекулы соперников не бывает, а у пузырьков они появились, и впервые то, что лежит внутри, решило судьбу того, что снаружи.

Та же лаборатория научила пузырьки расти и делиться. Чжу и Шостак подкармливали их крошечными шариками из той же жирной кислоты, и молекулы из шариков встраивались в стенку. Стенка прибывала быстрее, чем содержимое успевало просочиться внутрь, и круглый пузырёк примерно за полчаса вытягивался в шар с хвостом, а потом в длинную нить. Лёгкого течения хватало, чтобы нить разорвалась на дочерние пузырьки, как тонкая струйка из крана распадается на капли. Краска и РНК, запертые внутри, доставались каждому дочернему. Потом выяснилось, что и течение не обязательно: на свету серосодержащие молекулы в растворе перестраивают стенку, и нить сама рвётся на бусины.

Помогает и грязь. Мелкая глина из вулканического пепла ускоряет сборку пузырьков примерно в сто раз: то, на что ушла бы сотня минут, складывается за минуту. На пластинках той же глины из отдельных букв, звеньев будущей цепочки, сшиваются короткие РНК, и пузырёк заглатывает частицу глины вместе с прилипшим грузом. Горсть ила работает сразу и верфью, и грузчиком.

Стенка из жирных кислот устроена как решето. Отдельные буквы проходят сквозь неё, а длинная заряженная цепочка нет, и значит, сырьё можно подавать снаружи, а запись остаётся внутри. Позже в таком пузырьке наладили копирование по шаблону без всякого фермента: к цепочке-образцу пристраивались новые буквы, одна напротив другой.

Главной помехой был магний. Копированию РНК без фермента он нужен, а стенку из жирных кислот рвёт. Катажина Адамала и Шостак добавили цитрат, соль лимонной кислоты, который обхватывает ион магния, как чехол обхватывает нож, и копирование пошло внутри целого пузырька, медленно и на короткий отрезок. Тогда же они заперли в пузырьках простейший ускоритель химии, всего две сцепленные аминокислоты. Он собирал молекулу, которая встраивалась в стенку, и такие пузырьки росли за счёт соседей. Груз впервые работал на свой мешок, и только на свой.

В Токио группа Тадаси Сугавары зашла с другого конца. В гигантских пузырьках величиной с крупную клетку они размножали ДНК, подкармливали оболочку, и пузырьки делились, причём ДНК внутри заметно помогала делению и раздавалась дочерним. Но ДНК копировал белковый фермент из современной клетки, а температуру для каждого круга меняли снаружи. Машина растёт и делится, только мотор у неё чужой, а ключ зажигания держит экспериментатор.

Пузырёк с грузом, который растёт, делится и не отдаёт своё содержимое, но не умеет ни своей химии, ни своего копирования, называют протоклеткой. Целиком самостоятельной протоклетки, где запись копируется без ферментов много поколений подряд и сама помогает оболочке расти, не собрал никто: каждая деталь пока работает только на своём стенде. Были ли такие пузырьки ступенькой к первой клетке, неизвестно, прямых следов нет. Не исключено, что оболочка пришла позже, к химии, которая уже шла в каменных порах подводных источников.

Спорят и о месте. Тот самый Дамер, что капал в воду метеорит, и его почти однофамилец Брюс Деймер помещают первую кухню в горячие лужи вулканических полей, которые то высыхают, то наполняются; по их версии, эти качели сшивают буквы в цепочки и загоняют цепочки в пузырьки. Ник Лейн и Майкл Рассел ставят на тёплые щелочные источники на дне океана. Против океана говорит соль: магний и кальций морской воды рушат пузырьки из одной жирной кислоты. Сторонники отвечают, что смеси жирных кислот со спиртами собираются и в морской воде, если она горячая и щелочная.

Клеткой протоклетка станет, когда внутри пойдёт своя химия, которая сама строит стенку, и появится запись, которую копирует что-то внутри, без фермента из чужой клетки и без нагревателя за стеклом. Намёк на первый шаг уже есть: пузырёк, в стенку которого подмешали немного двухвостых липидов, отнимает жирные кислоты у соседей, и прочная стенка начинает объедать кустарную. Боковой побег уходит к каплям вовсе без стенки, на которые в тридцатые годы ставил Александр Опарин. Похожие капли уже в нашем веке нашлись и внутри живых клеток, и спор, что было первым отсеком, капля или пузырёк, не закрыт.

А РНК в пузырьке пока нема. Она распирает мешок своим количеством, как распирала бы соль, и стенке всё равно, в каком порядке стоят буквы. Мешок чувствует, сколько в нём букв, но не то, что ими написано.