Прежде жизни: Универсальные фабрики

Один из самых интригующих этапов эволюции происходил еще до появления собственно жизни, на этапе, когда достаточно богатый набор достаточно сложных молекул постепенно превращался в некоторое подобие живых организмов. Вначале были аминокислоты, короткие протеиновые цепочки, нуклеотиды и молекулы РНК — и к концу из них должна была образоваться достаточно сложная биохимическая система, включающая разветвленные цепи взаимозависимых реакций, способная поддерживать свою целостность и воспроизводиться.

Как же это происходило? Одна из моделей предлагает рассматривать такие простейшие системы, как самоподдерживающиеся автокаталитические «химические фабрики», в которых продукт одной реакции является либо субстратом, либо катализатором другой. В рамках этих представлений работали и авторы новой теоретической работы, которые исследовали свойства таких автокаталитических систем.

Им удалось показать, что эти системы могут развиваться, разбиваясь в итоге на достаточно большое количество взаимосвязанных подсистем разных типов, функции которых могут частично перекрываться. Иначе говоря, автокаталитические системы способны иметь достаточно сложную внутреннюю систему, структуру, которая развивается со временем. Получается «автокаталитическая система автокаталитических систем», как пишут авторы.

Давайте попробуем разобраться, что это значит в рамках проблемы происхождения жизни. Известно, что при подходящих условиях в полностью абиогенных, т. е. лишенных жизни условиях могут образовываться все необходимые молекулы-«кирпичики жизни». Известно, что из них при подходящих условиях могут складываться простые «химические фабрики». Теперь же показано, что эти «фабрики» вполне способны развиваться, наращивая и размеры, и сложность на пути к полноценному живому организму.

Интересно, что в принципе выстроенная на этот раз авторами модель не зависит от конкретной химической природы происходящих процессов. Она с равным успехом может использоваться везде, где существуют одни объекты, способные манипулировать другими объектами определенным образом. Например, такой сложной и внутренне взаимосвязанной «химической фабрикой» может быть и крупное млекопитающее с населяющими его кишечник бактериями. Ею же могут быть и различные экономические субъекты и процессы.

Получается своего рода универсальная теория автокаталитических систем, происхождение жизни для которой является лишь одним из бесчисленных приложений. Впрочем, подождем, к чему приведет ее дальнейшее развитие.

По публикации MIT Technology Review / Physics arXiv Blog