РНК⁠⁠

Чтобы собрать РНК, нужны три разные "детали": фосфат, рибоза и азотистые основания (аденин, гуанин, цитозин, урацил). Эти три компонента объединяются в одну структуру — рибонуклеотид, который является элементарным звеном ("кирпичиком") цепи РНК. Каждая из них должна была появиться отдельно, а затем соединиться в цепь. Но эти вещества нестабильны, и очень быстро распадаются.

Молекулы рибозы бывают зеркальными (условно, как правая и левая рука). Жизнь выбрала правую - и никто не знает почему (проблема гомохиральности).

Вероятность того, что в хаосе реакций отберутся только правые молекулы, ничтожно мала.

Для рождения РНК требовался невероятно хрупкий баланс: необходимая концентрация, температура, отсутствие разрушительных вредных воздействий. Слишком холодно - реакции замирают, слишком жарко - молекулы разрушаются.

Ученые подсчитали, что для первой молекулы, которая могла запустить весь процесс, хватило бы последовательности из 50 нуклеотидов, но даже в этом случае вероятность того, что нуклеотиды случайно соберутся в правильном порядке, оценивается как 10⁻³⁰ (десять в минус тридцатой степени). Это ноль с еще 29-ю нулями после запятой и с единицей на тридцатом месте. Однако это касается только статической вероятности случайного появления цепочки. Но в реальности всё куда сложнее, ведь мы имеем дело не с буквами на бумаге, а с живой химией в агрессивной среде.

Все компоненты рибозы должны были:

1)синтезироваться в нужных количествах,

2) не разрушиться

3) образовать именно D-рибозу (гомохиральность),

4) собраться в правильной последовательности,

5) оказаться в идеальных условиях (концентрация, pH, температура, влажность и т.д.).

Всё это должно было произойти одновременно в одном месте до того, как всё распалось. Время жизни многих пребиотических молекул — минуты.

Даже если мы чудом получим эти 50 нуклеотидов, вставших в ряд, — это еще не жизнь. Это просто длинная молекула. Чтобы она стала "родоначальницей", она должна обладать функцией самокопирования (рибозим).

Представьте, что вы подбросили в воздух мешок с деталями от часов, и они не просто упали, собравшись в работающий механизм, но этот механизм тут же начал штамповать свои копии из окружающего мусора. Вероятность того, что случайная последовательность окажется функциональным ферментом, еще на десятки порядков ниже, чем просто вероятность ее сборки.

В лабораторных условиях ученые используют чистые реагенты. Но в "первобытном супе" нуклеотиды не плавали в стерильной изоляции. Там были тысячи других органических соединений. Посторонние молекулы могли встроиться в цепь, и кирдык.

Гидролиз. Вода — колыбель жизни, но она же главный враг РНК. В воде сложные полимеры стремятся распаться обратно на простые звенья. Строить РНК в воде — это примерно то же, что попытаться построить замок из кубиков сахара-рафинада под тропическим ливнем.

Нуклеотиды должны соединяться строго определенным образом (связь 3'-5'). В природе же они могут соединяться как угодно, образуя бесполезные узлы и переплетения. Без направляющего фермента (полимеразы) — который сам является продуктом жизни — получить правильную цепочку практически невозможно. Полимераза сама по себе - это сложнейшая биологическая машина, которую может "изготовить" только живая клетка.