XIII.2. Распространенность нуклеотидов

Поскольку к самовоспроизведению способны лишь структуры, подобные нуклеиновым кислотам, важно более детально проанализировать, во-первых, их распространенности и, во-вторых, их взаимодействия друг с другом.

Нуклеотиды, а еще более их высокоэнергетические олигофосфатные формы образуются с большим трудом (если использовать возможные предбиологические механизмы), чем аминокислоты. Поэтому количественные данные об их относительной распространенности весьма скудны. Миллер и Оргел [63, с. 104] подчеркивают центральную роль адениновых нуклеотидов как в генетических процессах, так и при переносе энергии и связывают это с относительной легкостью их образования. Оро с сотрудниками [64] обнаружили, что в концентрированных водных растворах цианида аммония аденин может быть получен с выходом 0,5%, а Миллер и Оргел [63, с. 105] показали, что даже чистый цианистый водород в ходе реакции, катализируемой солнечным светом, дает важное промежуточное соединение:

Этот интермедиат может реагировать также с цианатом, мочевиной или с цийном с образованием гуанина. Менее известны механизмы синтеза пиримидинов. Удалось установить путь синтеза цитозина, используя сочетание цианата с цианоацетиленом, — последний образуется при электрическом разряде из смеси метана с азотом. Урацил является, по-видимому, продуктом гидролиза цитозина, и возможно, что его существование в первичных условиях было обязано именно этому источнику

О распространенности пуринов и пиримидинов в первичных условиях можно сказать очень мало. Скорость матричной полимеризации пропорциональна концентрации включаемого мономера. Для комплементарного инструктирования требуются по меньшей мере два типа нуклеотидов, и их содержание в информационных последовательностях должно быть одинаковым. Поэтому включение менее распространенного нуклеотида всегда будет лимитирующим этапом, по крайней мере для элонгации цепи. Следовательно, большой избыток А над в первичном распределении мономеров, который мог иметь место, лишь очень мало благоприятствовал бы синтезу сополимеров -типа по сравнению с сополимерами GC-типа, за исключением тех случаев, когда лимитирующим этапом является нуклеация олиго-А-затравок. Способность к репликативному росту лимитирована матричной функцией менее обильного члена комплементарной пары нуклеотидов. Если в первичных условиях распространенность была промежуточной между распространенностями то сополимеры, богатые GC и богатые вполне могли бы образовываться со сравнимыми скоростями.

Поэтому мы не можем далее придерживаться прежнего спекулятивного мнения, что первые кодоны выбирались исключительно из бинарного алфавита и состояли лишь из сополимеров .