Объяснено появление жизни на Земле

Изображение: Simone Marchi / SwRI

Ученые Университета штата Мичиган (США) смоделировали процесс происхождения жизни. Согласно результатам компьютерной симуляции, молекулы-репликаторы, которые способны катализировать свой собственный синтез и являлись основой для клеток, появились благодаря тому, то некоторые комбинации органических соединений были более вероятны, чем другие. Об этом сообщается в пресс-релизе на Phys.org.

Исследователи использовали программное обеспечение Avida, которое способно производить воспроизводящие сами себя программы. При копировании таких программ могут возникать ошибки — аналоги мутаций в ДНК живых организмов. Таким образом, с помощью Avida ученые способны смоделировать эволюцию. Так как программы конкурируют между собой за доступ к памяти и процессорное время, поэтому выживают и оставляют «потомство» только те, у кого есть полезные мутации.

Каждая программа написана на языке, содержащем 26 инструкций (мономеров), которые обозначены буквами алфавита от «а» до «z». Комбинации инструкций называются линейными гетерополимерами и являются аналогами химических цепочек, состоящих из аминокислот (белки) или нуклеотидов (ДНК или РНК). Полностью случайный выбор инструкций приводит к появлению огромного числа непохожих друг на друга программ. Однако ученые применили принцип, согласно которому в Avida некоторые комбинации появляются чаще остальных, подобно тому, как в природе некоторые химические реакции более вероятны и протекают быстрее, чем другие.

Часть инструкций способствует появлению у программы возможности самовоспроизводиться. Оказалось, что, если эти инструкции встречаются чаще, то из миллиарда сгенерированных программ 27 имеют способность копироваться. По словам ученых, если есть процесс, которые генерирует определенные мономеры с правильной частотой, то число молекул-репликаторов, вроде рибозимов, начинает резко увеличиваться. В условиях первичного бульона на древней Земле появление таких процессов более, чем вероятно.

Рибозимами называют молекулы РНК, обладающие каталитическим действием. Существуют рибозимы, которые при определенных условиях катализируют собственную сборку. Считаются, что подобные молекулы были предшественниками клеток.