Сайзер плюс коацерват: новий підхід до передбіологічної організації матерії
Стаття написана Павлом Чайкою, головним редактором журналу «Пізнавайка». З 2013 року з моменту заснування журналу Павло Чайка присвятив себе популяризації науки в Україні та світі. Основна мета як журналу, так і цієї статті – пояснити складні наукові теми простою та доступною мовою.
У сучасних дослідженнях походження життя вчені все частіше звертаються до моделей передбіологічної організації матерії, зокрема до таких понять як коацерват і сайзер. Ці структури демонструють, як нежива матерія могла перейти до форми, здатної до самовідтворення — ключового процесу живих систем.
Коацерват — це мікроскопічна крапля, що утворюється в концентрованому розчині високомолекулярних сполук, таких як білки та полісахариди. Вона відокремлюється від навколишнього середовища, створюючи замкнуту реакційну систему.
Сайзер — це система, що складається з каталітично взаємодіючих макромолекул, зокрема полінуклеотидів і білків. Головною ознакою сайзера є здатність до самокопіювання, тобто відтворення власної структури.
Інтеграція моделей: коацерват + кайзер
Традиційно ці моделі розглядалися окремо. Однак новітній підхід поєднує сайзери і коацервати в єдину систему, що дозволяє більш точно змоделювати ймовірні механізми виникнення життя.
Вчений, який розробив математичну модель такої системи, виявив цікаву закономірність: якщо сайзер розмістити в однорідному поживному середовищі, концентрація полінуклеотидних молекул залишається сталою. Це означає, що система не демонструє ознак зростання чи розвитку.
Якщо ж той самий сайзер помістити всередину коацервату, відбувається зовсім інше. Завдяки ізольованому середовищу, між полінуклеотидами та білками виникає взаємодія, що веде до розмноження молекул.
Модель еволюції в умовах коацервату
Найцікавіше те, що крапля коацервату теж здатна рости й ділитися, що дозволяє моделювати початкові етапи клітинної еволюції. У результаті чисельних обчислень було зроблено важливий висновок:
З усіх варіантів сайзерів, розміщених у коацерватах, виживає лише той тип, який має максимальну здатність до самовідтворення.
Це означає, що система вже підпадає під дію природного відбору, де перевага надається структурі з найвищою селективною цінністю — одній із ключових ознак живого.
Поєднання сайзерів і коацерватів у межах єдиної математичної моделі відкриває нові горизонти у вивченні походження життя. Такий підхід демонструє, як з неживої матерії можуть виникати прототипи живих систем, здатні до самовідтворення, зростання та еволюційного відбору.