Протоприоны как основа для формирования протоэнзимов.

Ф.И.О. автора: Алья Андрей Александрович. В соавторстве участвовал родной дядя автора.

Тип текста: тезисы модели абиогенеза, стадии образования протоклетки.

Дата написания текста: 26 июля 2024 года, 16:35.

Тема текста: абиогенез.

Контакты автора: andreyalexandrovich89@mail.ru

Вопрос возникновения жизни в настоящее время намеренно стопорится на т. н. «идее нередуцируемой сложности», что на руку лженауке под названием «креационизм». Эта идея подаётся в массы молекулярными биологами, приводящими факты, что любые процессы в клетке происходят через ферментативные реакции, и все эти ферменты узко специализированные именно для конкретной задачи. В частности, «центральная догма молекулярной биологии» 1976-го года гласит, что все без исключения белки синтезируются строго через систему «ДНК-иРНК-рРНК-белок». Потом всё же добавили посттрансляционную модификацию белка, крайне неохотно. Негенетические механизмы наследственности — цитоплазматическая наследственность, например, — отвергались Большой Наукой сразу и не рассматривались вообще вплоть до подтверждённого во всём мире открытия ревертазы и обратной транскрипции в частности. И сейчас учёные-биологи работают «по догме» в подавляющем большинстве случаев, боясь судьбы Теодора Эвери, который в США доказал роль ДНК в наследственности, повторив эксперимент Чарграффа 1928-го года в 1940-х Его сделали посмешищем, чуть не посадили по политической статье и фактически выдавили из Большой Науки. Да, просто за новые взгляды и доказательство ошибочности прежних догм. Так же делают и с нынешними новаторами.

Более того, креационисты активно педалируют тот факт, что все стадии экспрессии генов — всё от гена, только от гена, никакой негенетической наследственности! — зависят на сто процентов от ферментов, а именно ДНК-зависимых РНК-полимераз. Сложность этого типа ферментов и крайне узкая специализация действительно делают его при малейшем химическом дефекте значительно или(и) полностью неработоспособным. На этом и держится «идея нередуцируемой сложности», которую показывают не столь искушённой публике без анализа и в качестве истины в последней инстанции.

Однако они «забывают» одно из правил эволюции, сформулированных Дарвиным: правило постепенной смены функции. В общем, оно гласит, что вначале можно выполнять одну задачу и со временем, постепенно «переключаться» на вторую, новую задачу. Дарвин говорил это об органах, но это применимо и к биохимическим механизмам тоже. К органоидам клетки — тоже.

В данном случае это можно применить и к формированию протоклеток, они же протобионты, в самом начале абиогенеза. В первичном бульоне с сильно кислой средой — сульфид водорода и все виды органических кислот, считая аминокислоты, поддерживали буферным образом pH на уровне 1-3 — формировались фосфолипидные бислои, которые образовывали глобулы как наиболее энергетически выгодную форму. Однако такие образования нестабильны и при достижении размера 1-5 мкм саморазрушаются за 1-2 часа в опытных условиях, которые имеют цель воспроизвести первичный бульон. Полимеризация идёт в кислой среде активно, и в первичном бульоне вскоре появилось много полипептидов, а затем и белков. Однако агрессивная химия вкупе с температурой — выше 100 градусов Цельсия, и не закипал «первичный бульон» благодаря растворам кислот с солями, и атмосферному давлению в сотни раз выше нынешнего, голоценового, — была причиной как полимеризации, так и денатурации белков, оба процесса происходили непрерывно. Как внутри глобул из фосфолипидов, так и вне их.

Однако с связи с (ре)полимеризацией белков начался процесс, который можно назвать предшественником естественного отбора — доэволюционная стадия развития жизни. Дело в том, что некоторые белки не денатурировали, оставались стабильными, а часть из них стала по аналогии с современными прионными белками строить свои структуры из растворённых в среде аминокислот. И создавать хаотические трёхмерные структуры, часть из которых стала напоминать каркас, протоцитоскелет. Химически соединяясь с фосфолипидным бислоем неспецифическим образом, он стабилизировал фосфолипидный бислой — подтверждено, что белковый каркас в современных клетках, он же цитоскелет. Таким образом, глобула стала распадаться не с полным разрушением, а как бы разбиваясь на несколько глобул различного размера — от 1 до 5 мкм. Прообраз клеточного деления.

Эти белки-стабилизаторы со способностью «достраивать» себя, можно точно назвать протоприонами, по аналогии с прионными белками и их самосборкой. Однако эта стабилизация фосфолипидного бислоя сделало порообразование на нём невозможным. Это усложнило попадание аминокислот и прочих органических мономеров.

Однако протеины способны образовывать структуры, аналогичные клеточным канальцам: белковые трубочки. Те протоклетки, у которых протоприоны стали образовывать эти трубочки, смогли получать приток мономеров и солей металлов, а не только воды и газов, как было раньше при простой жидкостно-газовой диффузии.

Однако полноценный метаболизм мог появиться лишь благодаря реакциям с внешней химией, поскольку истинных энзимов ещё не было. Однако белковые трубочки могли выполнять частично их функцию: при прохождении веществ по узкому каналу они с большей вероятностью отреагируют между собой. Таким образом, белковые трубочки стали протоэнзимами, как бы «соединяя» реагенты в водном растворе. Среди этих реакций — частичная и полная денатурация маломассивных ППЦ из внешней среды и денатурация под действием взятых из внешней же среды кислот. Обязательное условие для этого — протоприоны в составе белковой трубочки должны быть химически более инертны, чем ППЦ, которые будут «перевариваться».

Также часть белковых трубочек при денатурации — они тоже денатурируют, хоть и период денатурации у них длиннее «обычного» белка, — оказываются внутри протоклетки и присоединяются к протоприонному каркасу. И вполне способны выполнять функцию «химического миксера» и там тоже.

Таким образом, протоэнзимы обеспечили приток мономеров в протоклетку, что позволило формировать последующие примитивные в сравнении с нынешними структуры протоклетки. И следы «трубочного» строения протоэнзимов и первых энзимов заметны даже в строении рибосом, где будущий белок проходит черед длинный извитой канал, где происходит полимеризация.

Механизмы наследственности с ДНК — сама по себе ДНК и РНК без энзимов неспособна передавать наследственную информацию, будучи полезной разве что как структурная единица, которая до Эвери единственно приписывалась любой НК, — появились намного позже, когда энзимы стали достаточно сложными для работы с любым химическим «посредником».