РНК, воплощая в себе обе функции, представляет собой сплав курицы и яйца и поэтому способна положить начало эпохе молекулярного дарвинизма.
Так выглядит гипотеза РНК-мира. Речь в ней идет о том, что до появления жизни существовал мир, полный молекул РНК, которые средствами молекулярного дарвинизма эволюционировали на протяжении почти непредставимого числа поколений в химические структуры, составившие в конечном итоге первые клетки. О подробностях можно спорить, но ученые смогли в общих чертах представить себе, как могла выглядеть эта фаза молекулярной эволюции. В 1950-е гг. нобелевский лауреат Гарольд Юри и его аспирант Стэнли Миллер смешали газы (водород, аммиак, метан, водяной пар), составлявшие, по их мнению, атмосферу ранней Земли, пропустили через газовый коктейль электричество, чтобы имитировать удары молний, и сделали знаменитое заявление о том, что получившаяся в результате бурая слизь содержит аминокислоты — кирпичики, из которых строятся белки. Хотя дальнейшие исследования показали, что первоначальные газовые смеси, которые изучали Миллер и Юри, не отражали корректно химический состав ранней атмосферы Земли, в аналогичных экспериментах с другими газовыми смесями, которые его отражали (включая смесь, составленную Миллером и Юри для имитации токсичных выбросов действующих вулканов, которые, как ни странно, оставались неисследованными на протяжении более чем полстолетия33), аминокислоты были получены не менее успешно. Более того, аминокислоты с тех пор обнаружены даже в межзвездных облаках, кометах и метеоритах. Так что весьма вероятно, что химический бульон на юной Земле вполне способен был произвести самокопирующиеся РНК-молекулы с самыми разными наборами аминокислот.
А теперь представьте, что по ходу репликации молекул РНК случайная мутация запустила нечто новое: РНК-мутант «уговорила» некоторые аминокислоты в окружающем бульоне собраться в цепочки и образовать первые рудиментарные белки (запустились грубые версии тех процессов, которые в настоящее время протекают в рибосомах).
Если при этом совершенно случайно оказалось, что некоторые из этих простейших белков повышают эффективность репликации РНК — в конце концов, катализ химических реакций есть одна из функций белков, — то эти белки ожидает щедрая награда: белки приведут мутантную форму РНК к доминированию, а большое количество мутантных молекул РНК поможет синтезировать больше белков.
Вместе они образуют химическую положительную обратную связь, которая сделает случайную молекулярную аберрацию нормой. Со временем продолжающиеся молекулярные «махинации», возможно, наткнутся на следующую химическую новость: двойную молекулу, напоминающую садовую лестницу, — некую рудиментарную форму ДНК, которая окажется более стабильной и более эффективной структурой для молекулярного копирования и потому постепенно узурпирует процессы репликации и сместит РНК на вспомогательные роли. Случайное образование молекулярных мешочков — стенок клетки — еще повысит приспособленность, сосредоточив химические вещества в ограниченных областях и обеспечив им защиту от внешних помех. Новинки распространятся по всей химической популяции, и все структуры, необходимые для рудиментарных клеток, будут в наличии34.