«Ты сам ведь из глины меня изваял! — Что же делать мне?» — взывал к творцу всего сущего Омар Хайям. Впрочем, если судить по священным преданиям многих народов, отнюдь не один только Аллах пользовался для сотворения живого самым доступным из подручных материалов — глиной. А последние эксперименты сотрудников Эймсского исследовательского центра НАСА во главе с Дж. Лоулессом и Н. Леви («Science News», 1977, т. 112, № 18) свидетельствуют о том, что глина и в самом деле могла сыграть весьма важную роль в зарождении жизни на Земле.
Д. АЛЕКСЕЕВ
Жизнь, возникающая из праха — «Наука и жизнь» N10-1978
Источник: Корнельский университет, 5 ноября 2013 года
Резюме: Глина-на первый взгляд бесплодная смесь минералов-могла бы стать местом рождения жизни на Земле. Или, по крайней мере, сложных биохимических веществ, которые делают жизнь возможной
В моделируемой древней морской воде глина образует гидрогель — массу микроскопических пространств, способных впитывать жидкости подобно губке. В течение миллиардов лет химические вещества, заключенные в этих пространствах, могли бы проводить сложные реакции, которые сформировали белки, ДНК и, в конечном счете, все механизмы, которые заставляют живую клетку работать. Глинистые гидрогели могли ограничивать и защищать эти химические процессы до тех пор, пока не развилась мембрана, окружающая живые клетки.
«Мы предполагаем, что в ранней геологической истории глинистый гидрогель обеспечивал удерживающую функцию для биомолекул и биохимических реакций»
, — сказал Дан Ло, профессор биологической и экологической инженерии и член Института Кавли в Корнелле по Наноразмерной науке.
Для дальнейшего тестирования идеи группа Ло продемонстрировала синтез белка в глинистом гидрогеле. Ранее исследователи использовали синтетические гидрогели в качестве «бесклеточной» среды для производства белка.
Чтобы сделать процесс полезным для производства большого количества белков, как в производстве лекарств, нужно много гидрогеля, поэтому исследователи решили найти более дешевый способ сделать его. Постдокторант Даюн Ян заметил, что глина образует гидрогель. Зачем нужно рассматривать глину?
«Это очень дешево»
, — сказал Ло. А еще, оказалось неожиданно, что использование глины усиливает выработку белка.
Но затем исследователям пришло в голову, что то, что они обнаружили, может ответить на давний вопрос о том, как развивались биомолекулы. Эксперименты покойного Карла Сагана из Корнелла и других ученых показали, что аминокислоты и другие биомолекулы могли образовываться в первобытных океанах, черпая энергию из молний или вулканических жерл. Но в огромном океане, как эти молекулы могли собираться вместе достаточно часто, чтобы собираться в более сложные структуры, и что защищало их от суровой окружающей среды?
Ученые ранее предполагали, что крошечные шарики из жира или полимеров могли служить предшественниками клеточных мембран. Глина является многообещающей возможностью, потому что биомолекулы, как правило, прикрепляются к ее поверхности, и теоретики показали, что цитоплазма — внутренняя среда клетки — ведет себя так же, как гидрогель. А глинистый гидрогель лучше защищает его содержимое от повреждающих ферментов (называемых «нуклеазами»), которые могут демонтировать ДНК и другие биомолекулы.
Как еще одно доказательство, геологическая история показывает, что глина впервые появилась — как силикаты, выщелоченные из горных пород — как раз в то время, когда биомолекулы начали формироваться в протоклетки — клеточные структуры, но неполные — и в конечном итоге в мембранно-закрытые клетки. Геологические события хорошо сочетаются с биологическими.
Как развивались эти биологические машины, еще предстоит объяснить, сказал Ло. В настоящее время его исследовательская группа работает над тем, чтобы понять, почему глинистый гидрогель работает так хорошо, с прицелом на практическое применение в производстве бесклеточного белка.
Ло сотрудничал с профессором Максом Лу из австралийского Института Биоинженерии и нанотехнологий при Университете Квинсленда в Австралии. Работа была выполнена в Корнельском центре исследований материалов при поддержке Национального научного Фонда.
