Академик Юрий Наточин: главная забота почки — чтобы каждая клетка организма могла жить своей жизнью
Не море, а озеро послужило колыбелью жизни на земле, уверен академик РАН, советник РАН, профессор Санкт-Петербургского государственного университета Юрий Наточин. И не просто озеро, а озеро с гранитным дном! А еще академик Наточин уверен, что ученые недооценивают роль почки как органа и физиологии как науки.
Вода и калий
— Юрий Викторович, хорошо помню картинки из школьных учебников, иллюстрирующие тот факт, что жизнь вышла из океанической соленой воды. Вы же считаете, что все было иначе. Как?
— Представьте — клетка, в центре ядро. Внутри жидкости клетки, как известно, высокая концентрация калия, а в растворе снаружи преобладают ионы натрия. Морская вода богата натрием. Но внутри клетки — калий, значит, в мембране у этих клеток должен быть белковый насос, который брал бы калий из внешней среды и загонял вовнутрь клетки.
Может ли возникнуть первая калиевая клетка в натриевой среде? Я понял, что это невозможно, потому что нет этого насоса, нет белка, выполняющего эту роль. Значит, еще в те времена, когда могла появиться первая клетка, то есть примерно 4 млрд лет назад, нужно было придумать систему, которая бы этот процесс осуществляла, позволяя клетке жить.
И мне пришло в голову, что, скорее всего, озера, в которых могли появиться первые клетки, были на гранитных породах. Эти озера должны были быть по составу такими же, как содержимое клетки, то есть богатые калием, что необходимо для жизни. Не должно быть отличий ионного состава внутри и вне клетки. А внутри клетки — калий, значит, должны были появиться озера, богатые калием.
— Как они появились?
— Это осуществить было не так уж сложно: в каких‑то породах есть соли калия, они переходят в воду, а вода появилась, когда пошли первые дожди. Видимо, те ионы, которые сейчас внутри клетки, нужны были для того, чтобы обеспечить жизнь клетки. Эти компоненты дали возможность клетке жить и размножаться.
— Что это за компоненты?
— Для этого нужны аминокислоты, без них не построить белок. Так как на поверхности Земли гремели грозы, образовывались электрические разряды, то в этих условиях появились первые аминокислоты, которые обеспечивали образование первых цепочек полипептидов, а потом и первых белков. Вот такая идея мне пришла в голову. Но надо было экспериментально обосновать, возможны ли в принципе калиевые озера. Если невозможны, все рухнет.
— Возможны?
— В совместной работе с академиком Эриком Михайловичем Галимовым мы эту идею проверяли. Я к нему пришел, рассказал, ему понравилось, и он стал с геологами, с геохимиками искать подходящие модели. Первая моя работа, где я предложил эту гипотезу, была напечатана в 2005 году. А несколько лет спустя в журнале «Геохимия» появилась наша работа, где были обоснованы данные о возможности калиевых озер, существовавших 4 млрд лет назад, и, соответственно, появлении первой клетки. Именно тогда родилась первая клетка, в которой был возможен синтез белка.
Первая клетка
— Из чего же появилась первая клетка?
— Из тех аминокислот, которые плавали вокруг. Они проникали через эту оболочку, но сначала нужно было ее сделать.
— Получается, если мы возьмем аминокислоты, создадим подходящую калиевую среду, то можем получить живую клетку?
— Для того чтобы ответить на этот вопрос, я хотел получить прямое доказательство такой возможности. Я изложил эту идею Михаилу Владимировичу Дубине, в тот момент он работал в академическом университете. Мы с ними обсуждали эту идею и опыты для ее проверки и решили: а что, если взять разные аминокислоты, калиевую среду и натриевую и посмотреть, что будет?
— В одной пробирке — калиевую, в другой — натриевую?
— Да. Температуру менять, какие-то еще параметры… Будут ли аминокислоты соединяться в полипептиды? (А из полипептидов строятся белки.) И получилось, что в калиевой среде получаются более длинные цепочки полипептидов, чем в натриевой. Потом мы эту работу довели до ума и статью о происхождении жизни отправили в журнал Origin of Life, где ее моментально напечатали. Эту статью часто цитируют.
— Юрий Викторович, сейчас ваша гипотеза считается доказанным фактом? Вы сами уверены в этом?
— Я абсолютно уверен. Хотя, может, были еще варианты?
Другая кровь
— А есть ли животные, у которых не натриевая кровь, как у нас с вами, а калиевая?
— Это интересный вопрос. Да, такие организмы есть — например, некоторые насекомые. Но у них все равно калия в клетках больше, чем в гемолимфе.
— Как дальше развивались эти калиевые клетки?
— Они были «умные» и решили пойти туда, где больше еды. А больше еды не в калиевых озерах, а в прибрежных солоноватых водах. Как туда уйти? Вот тут и нужен натриевый насос, чтобы калий остался в клетке, а натрий — в среде. Я думаю, именно так произошла эта миграция клеток, отсюда появились первые солоноватоводные животные. А потом уже появились организмы, которые живут на суше. Такова была вероятная последовательность событий. Но мне было интересно: а у всех так? Ведь как написано в книжках? Жили в море, вышли на сушу, и все. Но возникает вопрос: как быть, когда меняется соленость?