клуб аметистов

Ученые определили травмы мозга, ведущие к религиозному фундаментализму.

Ссылка на статью: https://naked-science.ru/article/sci/uchenye-opredelili-travmy-mozga 

 Как следует из статьи, Джордан Графман (Jordan Grafman) и его коллеги из Северо-Западного университета в США обнаружили, что повреждение дорсолатеральной зоны передней коры делает человека более закрытым к новому опыту и повышает шансы стать религиозным фундаменталистом.

Авторы в ходе исследования провели обследования около 2 тыс. солдат, получивших травмы головы во время боевых действий. В качестве контроля были использованы 30 солдат без повреждений мозга. Те и другие выполняли задания, связанные с гибкостью их когнитивных способностей, уровнем интеллекта, а также тесты на уровень религиозности. Кроме того, ученые использовали компьютерную томографию, чтобы в точности локализовать поражения в мозге и оценить их величину. Работа показала, что травма дорсолатеральной префронтальной коры снижает гибкость мышления и повышает религиозность человека. 

Ранее было показано, что поражение другой области передней коры, вентральной, снижает способность человека скептически оценивать факты и делает исключительно доверчивым. Здесь же, по мнению ученых, мы имеем дело с совершенно другим случаем, который показывает, что глубокий фундаментализм связан не с неспособностью к скептической оценке, а с пониженной способностью к восприятию нового. Фактам, которые могли бы поколебать абсолютную уверенность такого человека, труднее «пробиться» к нему, что делает его веру в правоту своих (и только своих) взглядов совершенно непоколебимой.

Про естественный отбор.

Зарождение деятельности

 Очевидно, что эти части взаимодействуют на атомарном уровне чисто автоматически, но это приводит к совершенно удивительным последствиям. В свете нашего исследования главным среди них является репликация. Некоторые макромолекулы обладают изумительной способностью: находясь в соответствующей среде, они автоматически создают и затем испускают точные — или почти точные — копии самих себя. К таким макромолекулам относятся ДНК и ее предок, РНК; они образуют основу всей жизни на нашей планете и, следовательно, историческую предпосылку всех видов психики по крайней мере, тех, что существуют на нашей планете. Приблизительно за миллиард лет до появления на земле простых одноклеточных организмов на ней уже были самореплицирующие макромолекулы, беспрерывно мутирующие, растущие, даже «восстанавливающие» себя, становящиеся лучше и лучше — и реплицирующие себя снова и снова.

Эта способность колоссальной важности все еще недоступна любому существующему роботу. Означает ли это, что такие макромолекулы обладают психикой, подобной нашей? Конечно, нет. Они далее не являются живыми; с точки зрения химии это просто огромные кристаллы. Эти гигантские молекулы представляют собой крошечные машины — образцы макромолекулярной нанотехнологии. В сущности, они являются природными роботами. Принципиальная возможность создания самореплицирующего робота была математически доказана Джоном фон Нейманом, одним из изобретателей компьютера. В своем удивительном проекте неживого саморепликатора он предугадал многие детали конструкции и строения РНК и ДНК.

Благодаря микроскопу в молекулярной биологии мы становимся свидетелями зарождения деятельности у первых макромолекул, достаточно сложных, чтобы совершать действия, a не просто испытывать воздействия. Их деятельность — это еще не полноценная деятельность наподобие нашей. Они не знают, что делают. Мы же, напротив, зачастую в полной мере знаем, что мы делаем. В лучшем — и худшем — случае мы, агенты-люди, совершаем намеренные действия после того, как сознательно взвесим все «за» и «против». Макромолекулярная деятельность отличается от нашей; есть разумные основания для того, что делают макромолекулы, но макромолекулам они неизвестны. Тем не менее, их вид деятельности является единственно возможной почвой, на которой могли взойти семена нашей деятельности.

Есть что-то чуждое и смутно отталкивающее в той квази-деятельности, которую мы обнаруживаем на данном уровне, — вся эта сутолока и суматоха направлена к некоторой цели и при этом осуществляется «без царя в голове». Молекулы-машины выполняют свои поразительные трюки, очевидно, превосходно спланированные, но не менее очевидно и то, что они не осознают совершаемого. Рассмотрим описание действий РНК-содержащего бактериофага — способного к реплицикации вируса, современного потомка первых самореплицирующих макромолекул:

«Во-первых, вирусу нужен материал для хранения и защиты своей генетической информации. Во-вторых, ему нужно каким-то образом вводить свою информацию в тело клетки-хозяина. В-третьих, ему необходим особый механизм репликации его информации в присутствии значительного преобладающего РНК клетки-хозяина. Наконец, он должен позаботиться о количественном росте своей информации, и результатом этого процесса обычно является разрушение клетки-хозяина... Вирус позволяет клетке даже продолжать свою репликацию; единственным его вкладом в этот процесс является один белковый фактор, приспособленный специально к РНК вируса. Этот фермент не активизируется до тех пор, пока РНК вируса не предъявит некоторый "пароль". Когда фермент обнаруживает пароль, он чрезвычайно эффективно репродуцирует РНК вируса, игнорируя гораздо большее количество молекул РНК клетки-хозяина. Как следствие, клетка вскоре заполняется РНК вируса. Эта РНК упакована в белке вирусной оболочки, который также синтезируется в огромных количествах, и в итоге клетка разрывается и высвобождает множество частиц-потомков вируса. Вся эта программа выполняется автоматически, будучи отрепетированной до мельчайших подробностей». (Eigen, 1992, p. 40)

Автор, молекулярный биолог Манфред Эйген, использует богатую «деятельностную» лексику: для репродуцирования вирус должен «позаботиться» о количественном росте своей информации и для достижения этой цели он создает фермент, который «обнаруживает» пароль и «игнорирует» остальные молекулы. Несомненно, это поэтическая вольность; эти слова с натяжкой применимы в данном случае. Но как трудно противиться такому их употреблению! Эти слова привлекают внимание к наиболее поразительной особенности изучаемых явлений: систематичности поведения этих макромолекул. Их системы управления не просто эффективно функционируют, они проявляют адекватную чувствительность к изменениям, приспособляемость, изобретательность и умение лавировать. Они могут «обманываться», но только чем-то новым, что нерегулярно встречалось их предкам.

Эти безличные, неспособные мыслить, роботоподобные, действующие автоматически крошечные машины-молекулы образуют первооснову всей деятельности, а, следовательно, всех значений и сознания в мире. Редко случается, чтобы такой надежный и бесспорный научный факт имел столь мощные последствия, которые определили бы все последующие дискуссии о таком спорном и таинственном предмете, как психика, поэтому давайте сделаем паузу и напомним себе эти последствия.

Больше нет серьезных оснований сомневаться в том, что мы — прямые потомки этих самореплицирующих роботов. Мы млекопитающие, а все млекопитающие произошли от рептилий, предками которых были рыбы; предками же рыб были морские создания, довольно похожие на червей, которые в свою очередь произошли несколько сотен миллионов лет назад от более простых многоклеточных созданий, а те произошли от одноклеточных созданий, произошедших около трех миллиардов лет назад от самореплицирующих макромолекул. Есть только одно генеалогическое древо, на котором можно найти всех живых существ, когда-либо живших на нашей планете, — включая не только животных, но также растения, водоросли и бактерии. Вы имеете общего предка с каждым шимпанзе, каждым червем, каждой былинкой, каждым красным деревом. Значит, в числе наших предков были и макромолекулы.

Скажем яснее: ваша пра-пра- ... бабушка была роботом! Вы не только произошли от подобных макромолекулярных роботов, но вы и состоите из них: к ним относятся ваши молекулы гемоглобина, антитела, нейроны, механизмы вестибулоокулярного рефлекса, т.е. на каждом уровне анализа, от молекулярного и выше, ваше тело (включая, конечно, и ваш мозг) состоит из машин, которые безмолвно выполняют поразительную, точно спланированную работу.

Возможно, у нас вызвала содрогание научная картина того, как деловито и механически выполняют свои разрушительные планы вирусы и бактерии — эти ужасные маленькие автоматы, совершающие свои преступления. Но не следует думать, что мы можем успокоить себя тем, будто они — чуждые нам захватчики, очень непохожие на более родные нам ткани, из которых состоим мы. Мы состоим из точно таких же автоматов, как и те, что вторгаются в нас; никакой особый ореол человечности не окружает ваши антитела, в отличие от антигенов, с которыми они борются. Просто ваши антитела принадлежат к «клубу», который есть вы сами, поэтому они сражаются на вашей стороне. Миллиарды нейронов, вместе составляющих ваш мозг, представляют собой клетки, т.е. тот же тип биологических сущностей, к которому относятся микробы, вызывающие инфекцию, и дрожжевые клетки, своим размножением заставляющие бродить пиво или подниматься хлебное тесто.

Каждая клетка — это крошечный агент, который может выполнять ограниченный набор заданий, и она действует почти так же механически, как вирус. Но, может быть, если достаточное количество этих бессловесных гомункулов — маленьких человечков — собрать вместе, то результатом будет по-настоящему сознающий человек, наделенный подлинной психикой? Согласно современной науке другого способа получить настоящего человека нет. Разумеется, из того факта, что мы произошли от роботов, не следует, что мы сами роботы. В конце концов, мы являемся также прямыми потомками рыб, но мы не рыбы; мы прямые потомки бактерий, но мы не бактерии. Но если в нас нет некоего таинственного дополнительного ингредиента (который обычно имели в виду дуалисты и виталисты), то мы состоим из роботов, или, что то же самое, каждый из нас является собранием триллионов макромолекулярных машин. А все они произошли от первоначальных самореплицирующих макромолекул. Поэтому тот, кто состоит из роботов, может проявлять настоящее сознание, поскольку он проявляет то, что есть у всех.

Некоторым людям все это покажется шокирующим и неправдоподобным, но подозреваю, что они не задумывались над тем, насколько бесперспективными являются альтернативы. Дуализм (воззрение, согласно которому психика состоит из некоторого нефизического и крайне таинственного материала) и витализм (воззрение, согласно которому живые существа содержат в себе некий особый физический, но в равной степени таинственный материал — elan vital) выброшены на свалку истории вместе с алхимией и астрологией. Если только вы не готовы также признать, что земля является плоской, а солнце представляет собой огненную колесницу, которую несут крылатые кони, — другими словами, если только вы не хотите бросить вызов всей современной науке, вы не найдете в ней места для защиты этих устаревших идей. Поэтому, давайте посмотрим, какую историю можно рассказать, используя традиционные ресурсы науки. Быть может, идея о том, что наша психика эволюционировала из более простых видов психики, окажется в итоге не такой уж плохой.

Наши макромолекулярные предки (а они и были нашими предками в точном и неметафорическом смысле) в некоторых отношениях совершали нечто подобное деятельности, как явствует из цитаты Эйгена, но в остальном они все еще, несомненно, проявляли пассивность, блуждая наугад, проталкиваясь взад-вперед и в полной готовности ожидая, так сказать, момента для совершения действия, но ожидая отнюдь не с надеждой, решительностью или четким намерением. Они могли держать свои «челюсти» наготове, но действовали ими столь же механически, как стальной капкан.

Что изменилось? Ничего неожиданного. Прежде чем обрести психику, наши предки обрели тела. Сперва они стали простыми клетками или прокариотами, а затем постепенно включили в себя некоторых захватчиков или постояльцев и благодаря этому стали сложными клетками — эукариотами. К этому времени, приблизительно через миллиард лет после первого появления простых клеток, наши предки были уже необычайно сложными машинами (состоящими из машин, которые в свою очередь состояли из других машин), но все еще не имели психики. Они, как и прежде, были пассивны и не имели нецеленаправленных траекторий движения, но теперь они были оснащены многими специализированными подсистемами, позволяющими извлекать энергию и сырье из окружающей среды, обеспечивать защиту, а в случае необходимости и осуществлять собственное восстановление.

Сложно организованная координация всех этих частей не слишком походила на психику. Аристотель дал ей — или ее потомкам — имя; он назвал ее растительной душой. Растительная душа — это не вещь; например, она не является одной из микроскопических подсистем, циркулирующих в цитоплазме клетки. Она есть принцип организации, это форма, а не материя, как говорил Аристотель. Все живые существа — не только растения и животные, но и одноклеточные организмы — обладают телами, которые нуждаются в организации саморегуляции и самозащиты, активизируемой разными способами в различных условиях. Эти системы блестяще сконструированы благодаря естественному отбору и в своей основе состоят из множества крошечных пассивных переключателей, ВКЛючаемых или ВЫКЛючаемых под воздействием столь же пассивных окружающих условий, в которых организмы оказываются во время своих странствий.

Вы сами, подобно всем остальным животным, имеете растительную душу — организацию саморегуляции и самозащиты, существующую отдельно от вашей нервной системы и гораздо более древнюю: она включает в себя систему обмена веществ, иммунную систему и другие потрясающе сложные системы самовосстановления и поддержания здоровья вашего тела. В качестве линий связи в этих древних системах использовались не нервы, а кровеносные сосуды. Задолго до появления телефона и радио существовали почтовые службы, пусть медленно, но надежно перевозившие по всему миру пакеты с ценной информацией. И задолго до появления нервных систем в организмах использовалась несложная почтовая система — благодаря циркуляции жидкостей ценные посылки с информацией, пусть медленно, но наделено доставлялись туда, где они были необходимы организму для управления и самоподдержания. Мы обнаруживаем потомков этой первоначальной почтовой системы и у животных, и у растений. У животных кровотоком переносятся полезные вещества и отходы, а также с самых первых дней он служит и информационной магистралью. Движение жидкостей в растениях также обеспечивает относительно рудиментарную среду для передачи сигналов из одной части растения в другую. Но у животных мы находим важное конструктивное новшество: развитие простейших нервных систем — предков вегетативной нервной системы, — способных к более быстрой и эффективной передаче информации, но все еще, в основном, обслуживающих внутренние потребности. Вегетативная нервная система — это вовсе не психика, скорее, это система управления, что-то вроде растительной души растения, сохраняющей базовую целостность живой системы”.

Деннет Д. «Виды психики». М.: ИДЕЯ-ПРЕСС, 2004. Стр. 26-32.

Как оно было: Жизнь

Невозможно представить себе, как сложнейшие клеточные элементы (преимущественно ферменты, т.е. катализаторы, в основе которых лежат молекулы белков) могли 3,7 млрд лет назад, когда жизнь впервые возникла на нашей планете, самопроизвольно сформироваться из неживой материи. В пионерских экспериментах 1950-х гг. Стэнли Миллер (Stanley L. Miller) и Харольд Юри (Harold C. Urey) из Чикагского университета обнаружили, что при определенных условиях из довольно простых химических соединений легко образуется основной строительный материал для синтеза белков — аминокислоты. Но переход от аминокислот к сложным молекулам белков и ферментов — это совершенно другое дело. 

➡ С чего начинается жизнь?

 Одна из наиболее сложных и интересных загадок происхождения жизни — это проблема образования из более простых веществ, присутствовавших на ранней Земле, таких молекул, которые были бы носителями генетической информации.

 Оценивая роль РНК в современных клетках, можно предположить, что рибонуклеиновые кислоты появились раньше дезоксирибонуклеиновых, потому что когда в клетке начинается синтез белка, в первую очередь происходит копирование гена этого белка из ДНК в РНК. Затем в процессе биосинтеза участвует только РНК, использующаяся в качестве шаблона для построения белковой молекулы. В самом начале развития жизни эти последующие стадии могли существовать сами по себе, независимо от ДНК. Позже, в результате мутации, могли появиться дезоксирибонуклеиновые кислоты, которые закрепились в клетке как более устойчивая форма хранения генетического материала благодаря своей более высокой химической стабильности.

 У исследователей есть еще один повод думать, что РНК появилась до ДНК. В современной клетке биосинтез белка осуществляется органоидами, которые называются рибосомами; так вот, рибосомы можно считать РНК-версией ферментов. Данные органоиды, отвечающие за процесс трансляции РНК, — это РНК-белковые комплексы, в которых именно рибонуклеиновая часть выполняет каталитическую функцию. Таким образом, каждая из наших клеток в своих рибосомах содержит свидетельство того, что существовавший в древности мир был миром РНК. 

➡ Требуется сборка

 Допустим, что теперь у нас есть отдаленное представление о том, как могли образоваться азотистые основания, углеводная и фосфатная группы. Следующий логический шаг — определить, каким образом данные компоненты могли бы соединиться в нужный нам полимер. Однако в последние несколько десятилетий именно этот этап вызывает у исследователей, занимающихся пребиотической химией, наиболее сильную фрустрацию. Проблема в том, что простое смешивание трех компонентов в воде не приводит к спонтанному формированию нуклеотидов — в основном потому, что в результате каждой реакции конденсации выделяется молекула воды, из-за чего в водных растворах подобные реакции самопроизвольно практически не протекают. Образование подобных химических связей возможно, но процесс будет идти с поглощением энергии, поэтому реакцию способно ускорить, например, присутствие высокоэнергетических соединений. Такие соединения вполне могли существовать на ранней Земле, однако лабораторные эксперименты с участием этих веществ оказались в лучшем случае малопроизводительными, а в большинстве случаев — совершенно безуспешными.

 Весной 2009 г. большой переполох устроили Джон Сазерленд (John Sutherland) и его соавторы из Манчестерского университета в Англии, сообщив, что они нашли гораздо более вероятный способ формирования нуклеотидов, позволяющий избежать неясностей, связанных с нестабильностью рибозы. Их метод основан на использовании тех же простых исходных веществ, что и в предыдущем случае — цианидов, ацетилена и формальдегида. Однако на этом сходство заканчивается. Нестандартно мыслящие химики нарушили традицию, даже не пытаясь воссоздать нуклеотиды путем соединения азотистого основания, углевода и фосфатной группы. Вместо того чтобы синтезировать азотистые основания и рибозу независимо друг от друга, а затем тратить силы на попытки соединить их, исследователи смешали необходимые исходные вещества вместе с фосфатом. В итоге цепь последовательных реакций (в которой фосфат на нескольких ступенях выступает в качестве основного катализатора) привела к образованию маленькой молекулы под названием 2-аминооксазол, которую можно рассматривать как фрагмент углевода, соединенного с частью азотистого основания. Важная особенность данного вещества — то, что оно очень летучее, и молекулы его стабильны.

   Предположим, что небольшие количества 2-аминооксазола образовались в океанах древней Земли и оказались в смеси с прочими химическими веществами. По мере того как вода с поверхности морей испарялась, 2-аминооксазол улетучивался, а затем конденсировался где-нибудь еще, но уже в очищенной форме. Там он мог накапливаться, образовывая естественный резервуар вещества, готового для последующих химических превращений, в итоге способных привести к образованию полного углевода и азотистого основания, соединенных друг с другом. Другое существенное и внушающее оптимизм преимущество этой цепочки реакций — автокатализ: образующиеся на ранних стадиях промежуточные продукты реакций становятся катализаторами для превращений, происходящих на более поздних стадиях процесса. Смесь нуклеотидов, которая образуется в результате реакций, содержит не только «правильные» нуклеотиды; в некоторых случаях углевод и азотистое основание, соединяясь, дают иную пространственную конфигурацию. Однако облучение ультрафиолетом (а на молодой Земле мелководье, где зарождалась жизнь, подвергалось интенсивному облучению) разрушает «неправильные» нуклеотиды и оставляет неповрежденными «правильные» экземпляры. Конечный результат — удивительно чистая смесь цитозина и урацила, нуклеотидов, составляющих современные рибонуклеиновые кислоты. Конечно, остается проблема синтеза G и А, так что исследователям пока хватает работы, но открытие команды Сазерленда — большой шаг на пути развития наших представлений о том, как сложная полимерная молекула РНК могла сформироваться миллионы лет назад на Земле.

➡ Опыты в пробирке

 Выяснив, каким образом на молодой планете могли появиться готовые нуклеотиды, ученые оказались перед последним препятствием: как соединить их в полимерную молекулу РНК. Образование связи между углеводной группой одного нуклеотида и фосфатной группой другого (так, чтобы мономеры один за другим выстроились в цепь) относится к реакциям поликонденсации, при которых происходит отщепление молекулы воды. Из-за этого, как уже говорилось выше, подобные превращения в водных растворах самопроизвольно не протекают и всегда сопровождаются поглощением энергии. Добавляя различные реагенты в раствор химически активных «версий» нуклеотидов, исследователи смогли получить короткоцепочечные молекулы РНК (от двух до 40 мономеров длиной). Затем в конце 1990-х гг. Джим Феррис (Jim Ferris) со своими коллегами из Политехнического института Ренсселера показали, что глинистые минералы облегчают процесс, позволяя синтезировать цепи в 50 или около того нуклеотидов (длина обычного гена сегодня составляет от тысяч до миллионов мономеров). Свойство глинистого субстрата осаждать на своей поверхности нуклеотиды приводит к сближению активных молекул, что стимулирует их соединение. Это открытие привело некоторых исследователей к мысли, что жизнь могла появиться на глинистой поверхности, возможно, на дне грязевых луж, появляющихся в результате весенней оттепели.

 К сожалению, появление полимера — носителя генетической информации не решает проблему происхождения жизни. Для того чтобы подходить под определение живых, организмы должны не только содержать в себе генетическую информацию, но и обладать способностью к размножению, т.е. самовоспроизводству — процессу, который включает в себя ее копирование. В современных клетках за это отвечают ферменты, основу которых составляют белки. Однако недавно специалисты обнаружили, что нуклеиновые полимеры, содержащие в себе «правильные» последовательности нуклеотидов, могут изгибаться в структуры определенной формы, обладающие каталитической активностью, и инициировать те химические реакции, которые сегодня ускоряются ферментами. Следовательно, существует вероятность, что в самых первых организмах РНК могла катализировать свою собственную репликацию. Такая точка зрения привела к серии экспериментов, проведенных в двух лабораториях: нашей и Дэвида Бартела (David Bartel) из Массачусетсского технологического института. Нам удалось создать «новые рибосомы». Мы начали с синтеза триллионов случайных последовательностей РНК. Затем выбрали из них те, которые обладали каталитическими свойствами, и скопировали их. В процессе копирования иногда происходили ошибки (иначе говоря, мутации), в результате чего некоторые из дочерних цепочек РНК оказались более эффективными катализаторами. Мы отделили их для следующего раунда копирования. Затем проделали это снова и снова. В результате такого целенаправленного отбора мы смогли получить молекулы нуклеиновых кислот, которые катализируют копирование других РНК с относительно малой длиной цепи.

 К сожалению, они были все еще очень далеки от саморепликации, т.е. от способности копировать полимеры с собственной последовательностью нуклеотидов. Недавно принцип саморепликации РНК получил подтверждение благодаря исследованиям Трэйси Линкольн (Tracey Lincoln) и Джеральда Джойса (Gerald Joyce) из Исследовательского института Скриппса, создавших два вида рибосомальных РНК, каждая из которых могла делать копии другой, соединяя вместе два более коротких отрезка РНК. К сожалению, в экспериментах было необходимо присутствие уже существующих фрагментов РНК нужной длины и структуры, которые в данном опыте не образовывались самопроизвольно. Тем не менее исследования показывают, что РНК обладают примитивной каталитической активностью, позволяющей (хотя бы отчасти) обеспечивать собственную репликацию.

 Исследования, проведенные в начале 1970-х гг., показали, что мембраны действительно могут самопроизвольно формироваться из простых жирных кислот, однако они представляют собой внушительный барьер, препятствующий проникновению нуклеотидов и других высокомолекулярных компонентов в клетку. Следовательно, если первые мембраны состояли из жирных кислот, то протоклетки в первую очередь должны были освоить клеточный метаболизм, позволяющий самостоятельно синтезировать макромолекулы (в том числе нуклеотиды). Однако проведенная в нашей лаборатории работа показала, что молекулы такого размера, как нуклеотиды, на самом деле могут легко проникать сквозь мембраны при условии, что они представляют собой более «примитивную» версию, нежели их современные аналоги. Данное открытие привело нас к разработке и проведению простого эксперимента, моделирующего способность протоклеток к копированию своего генетического материала с использованием в качестве строительного материала компонентов окружающей среды. Мы создали пузырек, окруженный мембраной на основе жирных кислот, который содержал короткий участок одноцепочечного фрагмента ДНК. Как и ранее, ДНК должна была служить шаблоном для синтеза новой цепи. Затем мы выдержали пузырек в химически активных версиях нуклеотидов. Нуклеотиды самопроизвольно прошли сквозь мембрану и, попав в протоклетку, присоединились к цепи ДНК, соединившись между собой и образовав комплементарную цепочку. Данный эксперимент стал одним из подтверждений гипотезы, что первые протоклетки содержали РНК (или что-то сходное с ними) в смеси с какими-то другими незначительными компонентами и реплицировали свой генетический материал без помощи ферментов. 

➡ Да будет деление!

 Для того чтобы протоклетки стали способными к самовоспроизводству, они должны были «освоить» рост, удвоение своего генетического материала и деление на две эквивалентные «дочерние» клетки. Что касается роста, эксперименты показали, что примитивные пузырьки могут увеличиваться в размерах двумя различными способами. В 1990-х гг. Пьер Луиджи Луизи (Pier Luigi Luisi) с коллегами из Федерального технологического института в Цюрихе, Швейцария, добавил жирные кислоты в раствор, окружающий протоклетку. Сразу после этого мембраны включили в себя дополнительные молекулы, увеличив площадь своей поверхности. По мере того как вода и растворенные вещества начали медленно проникать внутрь мембраны, протоклетка стала увеличиваться в размерах. Второй способ, который был обнаружен нашей лабораторией, точнее аспиранткой Ирен Чен (Irene Chen), включает в себя «соревнование» между протоклетками. Модельные протоклетки помещались в раствор, после чего под действием осмоса (т.е. стремления воды проникнуть в клетку и выровнять концентрации растворов внутри и вне ее) они поглощали воду и раздувались. Мембраны таких раздувшихся пузырьков растягивались и, чтобы снизить натяжение, включали в себя новые молекулы жирных кислот, что приводило к уменьшению общей энергии системы и одновременно к росту размеров такой протоклетки. При этом протоклетка поглощала жирные кислоты, необходимые для увеличения поверхности мембраны, из мембран своих «соседей», чьи оболочки не были растянуты; соседние пузырьки, соответственно, уменьшались в размерах.

 При наличии нужных строительных блоков формирование протоклеток не кажется слишком уж сложным: мембраны образуются в результате самосборки, нуклеиновые полимеры формируются в результате самосборки; оба компонента могут соединиться любым способом: например, мембрана может сформироваться вокруг уже образовавшегося нуклеинового полимера. Подобные пузырьки, заполненные водой и РНК, способны, как было сказано выше, расти, поглощать новые молекулы, конкурировать с «соседями» за питательные вещества и делиться. Но чтобы стать живыми, они также должны воспроизводить свой генетический материал и эволюционировать. В частности, им необходимо «уметь» разделять свои двойные нити РНК на отдельные цепочки, чтобы каждая могла перейти в дочерние клетки и функционировать там как матрица для синтеза новой двойной нити. Этот процесс не мог стартовать сам по себе, но мог запуститься в результате небольшого толчка извне.

 Представим вулканический район на противоположной, холодной поверхности ранней Земли (в то время, когда Солнце светило лишь на 70% от своей современной мощности). В таком месте должны были быть лужи холодной воды, возможно, частично покрытые льдом, но остающиеся жидкими за счет тепла горячих горных пород на дне. Разница температур приведет к появлению восходящих и нисходящих токов (горячего и холодного течения), так что время от времени все протоклетки в воде будут подвергаться разрушительному воздействию тепла в тот момент, когда течение будет проносить их мимо раскаленных пород, и постоянно охлаждаться, когда горячая вода будет подниматься и смешиваться с основной массой холодной воды. Резкое нагревание может вызвать разделение двойной спирали на отдельные цепочки, охлаждение — то, что из одиночных цепочек, используемых в качестве шаблона, образуются две новые спирали, точные копии изначальной.