Как возникла первая клетка. Часть 1.

Вначале заметим, что никакой причинности для возникновения клетки, равно как и молекулы либо чего-нибудь еще, в природе нет. Не было бы клетки и с природой ничего бы не случилось, а для живых организмов это катастрофа. Нет на Сатурне живых существ, а он вертится и движется вокруг Солнышка.

Естественно в природе по содержанию все происходит по линии причинно-следственных связей, но форма подвержена случайностям. Физической причины для возникновения кошки нет, если не считать того, что она должна ловить мышей, она конечный продукт причинно-следственных действий природы. Так и клетка является следствием действий природы. Она возникла не потому, что надо сохранять молекулу, а так получилось в результате происходящих физических явлений. И очень важным источником этих явлений выступает только что синтезированная молекула.

Строительство клетки, также как и строительство больших молекул, требует наличия строительных материалов и соответствующих потоков энергии, то есть качества и количества фотонов. Мы искусственно разорвали процесс строительства молекулы и клетки. Для строительства клетки в “бурлящем первобытном бульоне” есть все необходимые элементы и потоки энергии. Кстати, не следует бояться слова “бурлящий” ибо в той же колбе С.Миллера в эпицентре дугового разряда страсти бушевали не меньшие, чем в давних “субвитальных зонах”.

Большое разнообразие молекул с различным набором экзонных зон могло создать большое разнообразие генов и их фрагментов, которые кодировали устойчивые белки. Так могли появиться белки гистоны, порины, другие белки ассоциированы с молекулой или белки пригодные для строительства капсида или мембраны.

Изучение состава мембраны E-coli показало, что в ее состав входит более 27 различных белков, и нет никакого преобладающего структурного белка. Возможно, что для строительства мембраны достаточно было меньшего количества белков. Вся проблема заключается в том, чтобы был белок надежно ассоциирован с молекулой, тогда при образовании связи белок-липид может получиться хорошая связь (любого вида) молекулы с мембраной и мембрана не сможет расползаться бесконечно. Такая связь может существовать не в единственном числе. Липиды будут непрерывно соединяться между собой, образовывая коацерват. Возможность такого процесса доказали Опарин и С. Фоке.  Несомненно, на стянутой изнутри мембране будут появляться мезосомы, но молекула будет удерживать свое жилище в разумных пределах, создавая при этом внутриклеточное давление.

При строительстве первой клетки все белки, или, по крайней мере, большая их часть, синтезировались самой молекулой ДНК. Те из них, которые не теряли связи с молекулой, могли участвовать в процессе ее конденсации, или осуществляли организацию связи молекулы с мембраной. В главе 4 М.В.Гусев, Л.А.Минеева пишут:

“Специальные исследования показали, что хромосомы прокариот представляют собой высокоупорядоченную структуру, имеющую константу седиментации 1300—2000S для свободной и 3200—7000S для связанной с мембраной формы. В том и другом случае часть ДНК в этой структуре представлена системой из 20—100 независимо суперспирализованных петель”.

Как видим связь хромосомы и мембраны довольно прочная, не разрывается в центрифуге. Такие же связи и между элементами самой молекулы – белок, образовавшийся на одном гене, связывается с белком, возможно, таким же, образовавшимся на другом гене. Можно предположить, что одинаковые молекулы, при одинаковых внешних условиях, будут генерировать одинаковые белки, одинаково строить петли и выставлять одинаковые белки для строительства мембраны. 

Те же белки, которые разрывали связи с молекулой, уходили в свободное плаванье, и могли либо уйти за пределы клетки, если липиды не полностью замкнули коацерват, либо остаться внутри клетки, либо застрять, где-то в промежуточном положении, попадая в пока открытые участки мембраны.

Кажущаяся хаотичность таких соединений на самом деле не является таковой, по крайней мере, в широких пределах. Липид к белку присоединится определенным образом, гидрофильные части липидов соединяться друг с другом, гидрофобные соединяются тоже друг с другом и тому подобное. В конфигурации белков и липидов может образоваться место для углеводов, хотя полагают, что они в свободном состоянии не могут реагировать с элементами мембраны, а входят в состав гликолипидов и гликопротеинов.  Такие образования из-за отсутствия жесткой клеточной стенки могут принимать разнообразные формы вплоть до ветвящихся форм. Все зависит от содержания молекулы: как расположены в ней гены, кодирующие клеточные белки, как белки сворачиваются, как они упаковывают молекулу, как они реагируют с другими элементами мембраны.

Напомним что все эти понятия – сворачиваются, упаковывают, реагируют и тому подобное означают одно: под воздействием определенных потоков фотонов (в большинстве случаев тепловых) некоторые радикалы начинают излучать свой поток фотонов, который является резонансным для какой-нибудь другой молекулы, в результате чего образуется связь данного радикала с этой молекулой. Если исходный радикал находится на аминокислоте, связанной с ДНК, и другая аминокислота тоже находится на молекуле, то связь этих радикалов приведет к образованию петли на ДНК. Если свет радикала будет привлекателен для гликолипида, то начнется строительство мембраны.

И еще одно следует сказать. Не понятно, откуда пошло знание о том, что белки являются довольно распространенными катализаторами, но это действительно так. Возможно, что это подтверждено практикой. Если посмотрим на формулу аминокислоты, то увидим, что на аминокислотах много различных радикалов. Например, у глицина радикал представлен одним атомом водорода,  а лейцин обладает радикалом (CH₃)₂CH–CH₂–, у агринина радикал еще сложнее. Это значит, что и разнообразных уровней связи в таких молекулах довольно много, и поэтому они могут генерировать больший спектр фотонов. В ДНК как мы видели меньше 10-ти типов связи, правда, они могут быть различными по качеству. Но и в радикалах может быть разное качество связей. В общем, белок более подходящий материал для всех видов катализаторов.

Если бы мы могли влезть в клетку и могли бы видеть все виды излучаемых фотонов, то мы бы увидели, что все белки, в том числе и находящиеся в составе мембраны, светятся разнообразными цветами, подобно фейерверку. Эти цвета, отражаясь от элементов клетки, создают различные цветовые блики в виде интерференционных и голографических картинок. Нечто подобное можно увидеть в сверкающих бриллиантах.  Часть света проникает через мембрану за пределы клетки. 

С этих позиций можно рассматривать мембрану, как поставщик энергии для клетки, хотя это не совсем точно.  В мембране не откуда браться энергии, она лишь преобразовывает энергию внешних потоков, поступающих на нее, в определенный вид. Возможно, в это время появлялись какие-нибудь преобразователи качеств внешних  энергий в потоки других качеств. Например, осуществлялись открытые реакции подобно тем, которые осуществляются в митохондриях. Фотоны этих реакций совместно с фотонами внешних потоков и создавали новые потоки энергии. Видов энергии (фотонов) могло быть несколько и некоторые из них оказались способными ферментировать синтез элементов клеточных стенок. Конечно, виды фотонов различные для различных мембран, потому что различное устройство мембран. А структуру мембран в свою очередь формирует ДНК.

В этой точке мы и получили определенное разнообразие клеток по различным признакам. Одним из таких признаков – организация замкнутого пространства. 

1. Микоплазы не смогли создать белки или конфигурацию белков, которые бы создали потоки фотонов для синтеза более прочных элементов для клеточной стенки и они остались в мягком одеянии. Таковы им достались ДНК из “бурлящего первобытного бульона”.
2. Другие ДНК синтезировали белки и другие элементы, которые начали синтезировать пептидогликан, тейхоевую кислоту, полисахариды, белки и другое, что составило наружную стенку грамположительной клетки.
3. Третьи молекулы начали строить двойную стенку (грамотрицательные клетки) синтезируя или привлекая из внешней среды: пептидогликан, полисахариды, липиды, липопротеины и другие составляющие. Пусть простит меня читатель, еще раз напомню, что молекулы не сознательно что-то строят, что им нужно, а просто так автоматически получается, потому, что есть такие потоки и такой строительный материал. 

Вторым важным признаком клетки является ее функциональная деятельность:

1. Одни молекулы благополучно замуровали себя в жесткой оболочке в виде капсида, потому что была такая среда. Либо отсутствовали некоторые элементы, которые дали бы пищу для продолжения жизни, либо исчезли, или их и не было, потоки, инициирующие действия молекулы, в частности генерацию других белков. Такие клетки стали дожидаться прихода других внешних условий, например, проникновения в другой организм. Такие образования мы называем вирусами. Генетический материал этих существ очень разнообразен. В “бульоне” могли быть различные ДНК по составу, по размеру, по форме (конденсации). Могло быть большое разнообразие РНК, которые могли синтезировать белки. Все эти элементы могли оказаться в одном капсиде. Но самой устойчивой оказалась двух нитевая ДНК.
2. Некоторые молекулы смогли синтезировать некоторые специфические соединения для стенок клетки. В результате появились клетки, которые не только консервировались и оживали в специфических условиях, или могли просто только размножаться, но и могли выполнять некоторые функции, которые оказались полезными для живых существ. Эти клетки называются митохондрии. Они строятся по такому же принципу, как и все остальные клетки, но их геном позволяет синтезировать расширенный набор клеточных элементов. В наружной мембране митохондрии присутствуют, как и везде, липиды и белки, в частности среди белков присутствует белок порин, который образует поры в клеточной стенке митохондрии. Кроме того в наружной стенке синтезируются ферменты: монооксигеназы, ацил-СоА-синтетазы и фосфолипазы А₂.

Внутренняя мембрана митохондрии образует складки в виде гребней, что значительно увеличивает ее площадь. В состав мембраны входит до 70% белков, специальный фосфолипид – кардиолипин, транспортные белки, ферменты дыхательной цепи и АТФ-синтазные комплексы.

Все присутствующие в мембранах элементы выполняют одну и ту же работу – они генерируют или поглощают фотоны. Начальные фотоны могут браться из сахаров, липидов или любых других веществ которые, так, скажем, “горят”. Особенно хорошо “горит” водород или протон. И что важно, при этом “горении” излучается узкий спектр фотонов, возможно, только одинаковые фотоны. Поэтому действие таких фотонов точечное и избирательное. Лишнее не генерируется и никакого шума в клетке при этом не наблюдается. И если кому-то удается что-то измерить в клетке, то он измеряет интегрированное излучение, то есть энергию всех фотонов. Несомненно, это полезное дело, можно, например, следить за изменениями работы клетки при болезни, но понять клетку, до конца не возможно, не дифференцируя фотоны. Желательно бы дифференцировать этот поток до отдельных фотонов. Без этого не возможно даже понять смысл терминов, употребляемых для обозначения тех или иных событий.

Скажем, что обозначает название “транспортный белок”? Ну, кто же это не понимает? Ясно, что такой белок что-то транспортирует. Мало того, даже известно, что транспортирует. Осталось понять – как транспортирует? И тут начинается несусветная круговерть, которая ни к чему не приводит. Мы не будем рассматривать существующие модели транспорта, а просто разложим это явление на фрагменты. В предыдущих разделах мы это делали не раз.

И так, нужно что-то куда-то доставить. Для этого следует решить такие проблемы:

• чем доставить,
• по чьему указанию доставить,
• откуда и что доставить,
• как достичь места нахождения товара,
• как погрузить и как закрепить товар,
• как осилить обратный путь,
• как сдать товар.

Проблему чем доставить, клетка решает так – белком. Она его генерирует, неважно сознательно, или просто так получилось. Следующие проблемы  должны быть решены транспортным белком или системой, управляющей белком. Почему этот белок должен что-то доставлять? Он такой получился и должен автоматически все время таскать и таскать определенный продукт, или он должен получить какой-нибудь сигнал на выполнение этой работы? В первом случае его что-то должно подпитывать энергией, а во втором случае нужен руководитель. А как молекулы белка могут знать, где находится требуемый элемент и каков он есть? Вторую часть вопроса можно решить просто – безразлично для белка, что тащить, просто на нем сделать такое приспособление, что только такой элемент он и сможет взять. А первую часть вопроса можно решить подробными указаниями или при помощи навигатора. Допустим, что, например, глюкоза, которую необходимо доставить, находится вне клетки, что в этом случае делать белку? Проделывать проход в мембранах или искать проходы в них и двигаться к глюкозе. А как двигаться? Вращать какие-то колесики (например, электронные орбиты), шагать, грести или что? Искать проход по градиенту тепла, давления, звука или каким-то другим признакам? А если проделывать проход, то чем и как? Пусть всеми правдами и не правдами белок добрался до молекулы глюкозы. Что теперь? Захватить глюкозу крюками механически или образовать временную связь или она должна сама как груздь полезть в кузовок? Хорошо погрузили, закрепили. Пускаемся в обратный путь. А куда и зачем? Тоска, тоска…

А не проще ли природе поступить так. ДНК генерирует белок и строит из него внутреннюю мембрану. Белок этот обладает одной особенностью. Под воздействием чего-то (каких-то потоков) он генерирует свет, являющийся резонансным для молекул глюкозы (если их надо доставить в кристы). Глюкоза поглощает эти фотоны и движется к их источнику. Она не ищет никаких проходов в мембране, а просто продавливает ее. Такое предположение, да еще никем не доказанное и не проверенное опытом, может даже привести в негодование некоторых почтенных граждан. Увы, прецеденты есть. Все, что падает, движется по тем же законам, как и глюкоза. Тонущий камень, поглощающий фотоны, излучаемые землей, движется к земле, образовывая себе проход путем разрыва водородных связей между молекулами воды.  Остановится он там, где уже будет не достаточно сил для образования такого прохода – обычно на земле. Если на камне окажется тонкий выступ, то он может частично войти в землю. Мембрана это довольно мягкое образование, оно прогибается под пинцетом или иглой. Толщина иглы значительно больше, нежели одной молекулы, поэтому молекула, как тонкий предмет, легко пройдет через мембрану, не причинив ей вреда.  Если перед мембраной или в мембране обнаружатся более твердые объекты, которые глюкоза не сможет преодолеть, то она сможет их обойти. Как это делается мы увидим ниже.

Мы почему-то обособили митохондрию от сообщества клеток. А почему так получилось нам, как будь то и неизвестно. Но если посмотреть на митохондрию чуть внимательней, то станет понятно, что все это из-за белка с такими функциями. Каждый белок обладает своими функциями: актин обладает способностью сокращаться, рилин приспособлен для хранения информации, остеопотин хорошо удерживает минеральные вещества, тубулин синтезируется в микротрубочки и затем при распаде генерирует специфические фотоны, разделяющие хромосомы и т.д. Белок, устилающий поверхность кристов, непрерывно генерирует и генерирует поток фотонов, который из потока крови, омывающей клетку, как насос втягивает питательные вещества, из которых формируется поток фотонов другого качества, пригодного для работы клетки. Сколько и каких веществ участвует в преобразованиях фотонов, мы пока не знаем. Возможно, что все обнаруженные вещества клетки (монооксигеназы, ацил-СоА-синтетазы, фосфолипазы А₂, кардиолипин, транспортные белки, ферменты дыхательной цепи, АТФ-синтазные комплексы и другие), каким-то образом участвуют в процессах преобразования потоков энергии.

3. Третий вид клеток, если позволительно так сказать, основной. Из них построен весь живой мир. Из “бурлящего первобытного бульона” мы получили огромный спектр ДНК, РНК, липидов, полисахаридов и множество других продуктов.

Можно предположить, что семейства ДНК тоже было весьма разнообразным. ДНК, состоящим из десятков пар нуклеотидов и ДНК с много миллиардным количеством нуклеотидных пар.  В каждой из этих молекул могло быть различным количество кодирующих элементов и не кодирующих. Кодирующие части могли иметь гены, способные воспроизвести устойчивый белок, и белок, который тут же распадался. Здесь могли быть гены, которые сохранились до наших времен, и фрагменты современных генов. Возможно, что на первом этапе становления жизни в ДНК существовал ген, например, миозина, но он не мог быть экспрессирован из-за отсутствия требуемого потока фотонов. Он просто дремал миллиарды лет в какой-нибудь бактерии. Не большим подтверждением этого является факт того, что не все гены человека задействованы в его жизненном цикле. Когда-нибудь эти гены проснуться и мы увидим сверхчеловека.   Но возможно, было и обратное, сначала существовала какая-то часть гена миозина и она синтезировала, какой-то другой вид белка, например, в том же трилобите. И лишь в процессе эволюционных явлений данный вид белка смог дорасти до гена миозина. То есть, не исключено, что геном человека в недозрелом виде путешествовал по многим видам, в том числе и в виде человекоподобной обезьяны, или даже баобаба, как поет Владимир Высоцкий.