Пол Берг (Paul Berg) обнаружил органических предшественников молекулам РНК в их активности и функциях. Он исследовал рекомбинации ДНК, мутации и их искусственное воспроизводство (1972), то есть разборки и сборки групп нуклеотидов – склеивания участков генетического кода. Фредерик Сенгер (Frederick Sanger) создал способы анализа динамики или истории ДНК в эволюции, то есть «вычисления последовательности» (sequencing = секвенирования) частей кода в процессах изменений ДНК. Оба вместе с Уолтером Гилбертом (Walter Gilbert), работавшим с Сенгером, получили за это втроем Нобелевскую премию в 1980-м. А в 1982 году Томас Чек (Tomas Cech) и Сидни Олтмен (Альтман) открыли каталитическую способность РНК (Нобелевская премия 1989). Это свойство объяснило формирование Жизни как особой химической надстройки управления биохимическими реакциями или «реакции над реакциями». Общий результат позволил Уолтеру Гилберту в 1986 году назвать полученное представление о роли каталитической функции РНК в появлении Жизни «гипотезой Мира РНК» [Gilbert W., 1986].
Что же означает каталитическая способность РНК?
Химические реакции в природе идут естественным образом при случайном соединении реагентов. Всякое химическое взаимодействие означает рост энтропии (беспорядка) и выделение излишней энергии как результата. Однако во многих случаях для реакций и выделения лишней энергии требуется участие третьих веществ или условий. Такие третьи – естественные или примененные человеком – именуются катализаторами. Они снижают порог запуска реакций. Но их особенность в том, что они сами не исчезают и не реагируют – иначе они были бы простыми участниками таких реакций. Ржавчина на железе – результат воды как катализатора – ускорения окисления (соединения с кислородом и образование окисла железа) с помощью воды. То же случается и в химии белков – живого. Катализаторы реакций в мире органических веществ именуют ферментами (греч. закваска) или энзимами. Это белковые вещества (молекулы или их агрегаты), пригодные для ускорения химических реакций в среде белков. Позже такие катализаторы мы назовем организмом. Но это не простые добавки, а многомолекулярные соединения в составе тысяч и миллионов молекул.
Мы продемонстрируем идею катализированной реакции в виде буквенной модели, чтобы не приводить примеры с названием химических веществ. Подлинные примеры лишь затруднят понимания смысла, суть явления. В анализе каталитической реакции сырье для неё – сами реагирующие вещества – именуются субстратами, а результат реакции – продуктами. Пусть субстраты A и B пригодны для взаимодействия и выработки продуктов C и D лишь в случае присоединения фермента, обозначаемого буквой F. Естественно, такие реакции возникают в случае неустойчивых комбинаций (растущей энтропии), в которых реакция (A + B) идет с выделением энергии. Фермент F снижает энергетический порог реакции или ускоряет операцию, выступая как выборочный ключ к запуску.
Катализ. То, что Человек в производственной практике обнаружил в катализе, было достижением, стало использоваться в химии, но само по себе не вызывало внимания. Но внезапно ферментация сама оказалось в центре не только биохимии, но и философии развития Жизни.
Ниже чисто условно приведена модель действия фермента F при осуществлении реакции взаимодействия субстратов A + B. Два субстрата вступают с собой во взаимодействие в присутствии фермента F. В результате возникают продукты реакции C + D и возобновленный или оставшийся неизменным сам фермент F. Говоря обобщенно, тройка A + B + F преобразуется в C + D + F, где F выходит «сухим из воды» (реакции).
