Протягом другої половини 20-го століття дослідники походження життя працювали кожні в своєму таборі. Кожна група наполягала на власній версії розвитку подій і намагалася знищити конкуруючі гіпотези. Такий підхід був безумовно успішним, про що свідчать попередні глави, але кожна перспективна ідея про походження життя в кінцевому рахунку наштовхувалася на серйозну проблему. Так що деякі дослідники зараз намагаються знайти більш єдиний підхід.
Частина перша: як зробити клітку?
Частина друга: розкол в рядах вчених
Частина третя: в пошуках першого репликатора
Частина четверта: енергія протонів
Частина п'ята: так як же все-таки створити клітину?
Кілька років тому ця ідея отримала потужний поштовх, завдяки результату, який підтримує усталену теорію «світу РНК».
До 2009 року у прихильників миру РНК була велика проблема. Вони не могли зробити нуклеотиди, будівельні блоки РНК, як якщо б це відбувалося в умовах ранньої Землі. Це і привело людей до думки, що перша життя зовсім не була побудована на РНК, як ми з'ясували в третій частині. 
Земля - єдине місце, де є життя. поки що
Джон Сазерленд думав про цю проблему з 1980-х. «Я думав, що продемонструвати, що РНК може самозбирається, було б дуже круто», говорить він.
На щастя для Сазерленда, він отримав роботу в Лабораторії молекулярної біології (LMB) в Кембриджі. Більшість науково-дослідних інститутів змушують своїх співробітників постійно генерувати нові роботи, але LMB немає. Тому Сазерленд міг гарненько обміркувати, чому зробити нуклеотид РНК так складно, і провів роки, розробляючи альтернативний підхід.
Його рішення привело його до абсолютно нової ідеї про походження життя: всі ключові компоненти життя могли сформуватися одночасно.
«У хімії РНК були певні аспекти, які не працювали», говорить Сазерленд. Кожен нуклеотид РНК складається з цукру, підстави і фосфату. Але змусити цукор і підстава з'єднатися виявилося неможливо. Молекули просто не тієї форми.
Тому Сазерленд почав пробувати зовсім інші речовини. В кінцевому рахунку його команда прийшла до п'яти простим молекулам, включаючи інший цукор і ціанамід, споріднений ціанідів. Ці хімічні речовини пропустили через ланцюжок реакцій і в кінцевому підсумку зробили два з чотирьох нуклеотидів РНК, не роблячи окремі цукру або підстави.
Це був вражаючий успіх, який зробив Сазерленду ім'я.
Багато спостерігачів інтерпретували ці результати як ще один доказ на користь світу РНК. Але сам Сазерленд так не вважав.
«Класична» гіпотеза світу РНК стверджує, що в перших організмах РНК відповідала за всі функції життя. Але Сазерленд каже, що це безнадійно оптимістично. Він вважає, що РНК приймала важливе участь, але на ній все клином не сходилося.
Замість цього він надихнувся однією з останніх робіт Шостака, яка (як ми з'ясували в п'ятій частині) поєднувала РНК-світ "спершу відтворення» з ідеями «спершу компартментализации» П'єра Луїджі Луїзі.
Сазерленд пішов ще далі. Його підхід був «спершу все». Він хотів, щоб цільна клітина зібралася сама по собі з нуля. До цього його привела дивна деталь в його синтезі нуклеотидів, яка спочатку здавалася випадковою. 
Життя потрібна жирна суміш речовин
Останнім кроком в процесі Сазерленда було закинути фосфат в нуклеотид. Однак він з'ясував, що найкраще було включати фосфат в суміш з самого початку, оскільки він прискорював перші реакції. Здавалося, що включення фосфату до того, як він знадобиться насправді, було злегка «бруднуватим» дією, але Сазерленд з'ясував, що цей хаос - це добре.
І так він задумався про те, наскільки безладними повинні бути суміші. За часів ранньої Землі повинні були існувати десятки або сотні хімічних речовин, що плавають разом. Рецепт шламу? Можливо. Але безлад може бути важливою умовою.
Суміші, які Стенлі Міллер приготував в 1950-х роках, про які ми говорили в першій частині, були куди брудніше сазерлендових. Вони включали біологічні молекули, але Сазерленд каже, що вони «були в невеликих кількостях і супроводжувалися великою кількістю інших, які не біологічних сполук».
Сазерленд вважав, що підхід Міллера був недостатньо хороший. Він був дуже брудним, тому хороші хімічні речовини просто губилися в суміші.
Тому Сазерленд намірився знайти «хімію Златовласки»: не дуже брудну, щоб стати марною, але і не дуже просту, щоб бути обмеженою в можливостях. Отримати досить складну суміш - і все компоненти життя зможуть сформуватися одночасно і знайти один одного.
Іншими словами, чотири мільярди років тому на Землі був ставок. Він існував роками, поки в ньому не зібралися потрібні хімічні речовини. Потім, можливо, за якісь пару хвилин з'явилася перша клітина. 
Жменьки хімречовин недостатньо для життя
Це може здатися зовсім неправдоподібним, немов заяви середньовічних алхіміків. Але у Сазерленда тільки додається доказів. У 2009 році він показав, що та ж хімія, яка дозволила зібрати два його нуклеотиду РНК, також може створювати багато інших молекул життя.
Очевидним наступним кроком було зробити більше нуклеотидів РНК. Поки цього зробити не вдалося, але в 2010 році він зібрав тісно пов'язані молекули, які потенційно можуть перетворитися в нуклеотиди. Точно так же, в 2013 році він зробив прекурсори амінокислот. На цей раз йому довелося додати ціанід міді, щоб змусити реакцію протікати.
Пов'язані з ціанідом хімічні речовини виявилися спільною темою, і в 2015 році Сазерленд зробив з ними ще більше. Він показав, що в тому ж горщику з хімічними речовинами можуть з'явитися і прекурсори ліпідів, молекул, з яких складаються стінки клітин. Всі ці реакції покладалися на ультрафіолетове світло, включали сірку і мідь як каталізатор. 
Життя потрібен справжній ріг достатку хімречовин
«Все будівельні блоки вийшли із загального ядра хімічних реакцій», говорить Шостак.
Якщо Сазерленд прав, то весь наш підхід до походження життя за останні 40 років був в корені неправильним. З тих пір, як стала очевидною складність клітини, вчені почали працювати з припущенням, що перші клітини повинні були збиратися поступово, по частинах.
Слідом за пропозицією Леслі Оргела про те, що спочатку з'явилася РНК, вчені намагалися «поставити одне перед іншим, а потім якось отримати порядок», говорить Сазерленд. Але він думає, що краще за все - зробити все і відразу.
«Ми, по суті, засумнівалися в думці про те, що зробити все разом дуже складно», говорить він. «Точно можна зробити будівельні блоки всіх систем відразу».
Шостак тепер підозрює, що більшість спроб зробити молекули життя і зібрати їх в живі клітини провалилися з однієї причини: експерименти були занадто чистими.
Вчені використовували кілька хімічних речовин, які були їм цікаві, і залишали всі інші, які теж, ймовірно, були присутні на ранній Землі. Але робота Сазерленда показала, що додаючи більше хімічних речей в суміш, можна створити більше складних явищ.
Шостак і сам зіткнувся з цим в 2005 році, коли намагався розмістити фермент РНК в своїх протоклетках. Ферменту потрібен був магній, який знищував мембрани протоклеток. Рішення виявилося напрочуд простим. Замість того щоб робити везикули з однієї тільки жирної кислоти, їх зробили з суміші обох речовин. Нові, «брудні» везикули справлялися з магнієм і могли розміщувати працюють ферменти РНК.
Більш того, Шостак говорить, що перші гени теж могли включати безлад. 
ДНК складається з невеликих молекул - нуклеотидів
Сучасні організми використовують чисту ДНК для переносу генів, але чистої ДНК, ймовірно, не існувало спочатку. Потрібна була суміш нуклеотидів РНК і нуклеотидів ДНК.
У 2012 році Шостак показав, що така суміш може збиратися в «мозаїку» молекул, яка виглядає і поводиться майже як чиста РНК. Ці перемішані ланцюжка РНК / ДНК навіть можна було акуратно скласти.
Виходить, не має значення, могли перші організми мати чисту РНК або чисту ДНК. «Я навіть повернувся до думки про те, що перший полімер був дуже схожий на РНК, такий більш брудною версією РНК», говорить Шостак. Альтернатив РНК могло бути ще більше, на кшталт ТНК і ПНК, про які ми говорили в третій частині. Ми не знаємо, існували вони на Землі чи ні, але якщо так, то перші організми цілком могли використовувати і їх.
Це вже був не "світ РНК», а «світ упереміш».
Урок цих досліджень в тому, що зробити першу клітку може бути було не так складно, як здається. Так, клітини - складні машини. Але виявляється, що вони продовжують працювати, хоч і не так добре, якщо їх зліпити недбало, як сніжок.
Здається, що такі незграбні клітини не мали шансів вижити на ранній Землі. Але у них практично не було конкуренції, їм не погрожували ніякі хижаки, тому у багатьох відношеннях життя було простіше, ніж зараз. 
В юності Землю постійно бомбардували метеорити
Однак існує одна проблема, яку не змогли вирішити Сазерленд або Шостак, і це серйозна проблема. Перший організм повинен був мати якийсь метаболізм, обмін речовин. З самого початку життя повинна була отримувати енергію, або померти.
У цьому Сазерленд згоден з Майком Расселом, Біллом Мартіном та іншими прихильниками теорій «спершу метаболізм» з четвертої частини. «Поки РНК-хлопці буцалися з метаболізм-хлопцями, у обох сторін були вагомі аргументи», каже Сазерленд.
«Метаболізм повинен був десь протікати, - вторить йому Шостак. - Джерело хімічної енергії - це величезне питання ».
Навіть якщо Мартін і Расселл помиляються на тему того, що життя почалося у глибоководних джерел, багато елементів їх теорії майже напевно вірні. Один з них - значення металів для народження життя. 
У цього ферменту в центрі метал
У природі у багатьох ферментів є атом металу в ядрі. Найчастіше це «активна» частина ферменту; інша частина молекули виступає підтримуючої структурою. Перша життя не могла мати таких складних ферментів, тому майже напевно використовувала «голі» метали в якості каталізаторів.
Гюнтер Вахтершаузер помітив це, коли припустив, що життя утворилася на основі залізного піриту. Аналогічним чином, Расселл підкреслював, що води гідротермальних джерел багаті металами, які можуть виступати в якості каталізаторів - і дослідження Мартіна виявило безліч ферментів на основі заліза в останнього універсального загального предка (LUCA).
У світлі цього має сенс, що багато хімічних реакцій Сазерленда покладаються на мідь (і - як і підкреслював Вахтершаузер - на сірку), а РНК в протоклетках Шостака потребує магнії.
Може бути і так, що гідротермальні джерела виявляться раптом найважливішими елементами головоломки. «Якщо подивитися на сучасний метаболізм, в ньому є такі красномовні речі, як железосерние кластери», говорить Шостак. Це говорить на підтримку ідеї виникнення життя у жерл, де вода багата залізом і сіркою.
Але якщо Сазерленд і Шостак дійсно знаходяться на вірному шляху, один аспект гідротермальної теорії абсолютно не має сенсу: життя не могла з'явитися в глибокому морі. 
Життя могла з'явитися на мілководді
«Хімія, до якої ми прийшли, дуже залежить від ультрафіолетового світла», говорить Сазерленд. Єдиним джерелом ультрафіолетового випромінювання є Сонце, тому його реакції можуть протікати тільки в освітлених сонячних місцях. Це виключає глибоководний сценарій.
Шостак згоден: глибокі води навряд чи були колискою життя. Крім того, вони ізольовані від атмосферної хімії, яка є джерелом високоенергетичних стартових матеріалів на зразок ціаніду.
Але ці проблеми не виключають гідротермальних теорію повністю. Можливо, ці джерела були на мілководді, купаючись в сонячному світлі і ціанід.
У Армена Мулкіджанян є альтернатива. Можливо, життя з'явилася на землі, в вулканічному ставку. 
Або в вулканічному ставку
Мулкіджанян звернув увагу на хімічний склад клітин: зокрема, які хімічні речовини вони впускають і які ні. Виявилося, що клітини, незалежно від організму-носія, містять багато фосфату, калію та інших металів - але не натрію.
В даний час клітини отримують їх, закінчуючи матеріали в себе, але перші клітини не могли цього робити, оскільки не володіли потрібним механізмом. Тому Мулкіджанян припустив, що перші клітини утворилися десь, де був приблизно такий же склад хімічних речовин, що і у сучасних клітин.
Океан відразу ж відпадає. У клітинах набагато більше калію і фосфату, ніж в океані, і набагато менше натрію. Але на думку спадають геотермальні ставки поблизу активних вулканів. Ці ставки мають саме тим коктейлем металів, який знаходять в клітинах.
Шостаку подобається ця ідея. «Думаю, мій улюблений сценарій на даний момент буде включати мілководне озеро чи ставок на поверхні в геотермальних активної області, - каже він. - Тоді у нас будуть гідротермальні джерела, але не ті, що в глибині океану, а які-небудь схожі на джерела в вулканически активних зонах по типу Йеллоустоун ».
Хімія Сазерленда цілком могла б спрацювати в такому місці. У цих джерел відповідний хімічний склад, рівень води коливається, місцями все пересихає, а ультрафіолетового випромінювання сонця цілком достатньо. 
Або в гарячих джерелах
Більш того, Шостак говорить, що такі ставки підійшли б його протоклітини.
«Протоклітини були б відносно холодними більшу частину часу, що добре для копіювання РНК та інших типів простого метаболізму», говорить Шостак. «Але їм знадобився б періодичний нагрів, до який допомагав би ланцюжках РНК відпадати заради наступного раунду відтворення».
Потоки холодної або гарячої води допомагали б протоклітини ділитися.
Спираючись на багато з цих аргументів, Сазерленд пропонує і третій варіант: місце падіння метеорита.
Метеорити падали на Землю постійно протягом її першого півмільярда років існування - і з тих пір теж іноді падають. Хороший удар створив би умови, подібні ставків Мулкіджанян.
По-перше, метеорити в основному зроблені з металу. Зони впливу, як правило, багаті корисними металами на кшталт заліза, а також сірої. І найголовніше, удари метеоритів плавлять земну кору, що призводить до геотермальної активності і нагрівання води.
Сазерленд представляє невеликі струмочки і річки, що стікають по схилах ударного кратера, витравлюють хімречовини на основі ціаніду з порід, поки ультрафіолетове випромінювання проливається згори. Кожен потік приносить ту чи іншу суміш хімічних речовин, так що починають різні реакції і проводиться цілий ряд органічних хімічних речовин. 
Або в кратері метеорита
Зрештою, потоки стікають в вулканічний ставок на дні кратера. У такому ставку, можливо, все елементи головоломки склалися б разом і утворилися перші протоклітини.
«Це досить специфічний сценарій», говорить Сазерленд. Але він вважав за краще його на основі хімічних реакцій, з якими зіткнувся. «Поки цей сценарій єдиний сумісний за частиною хімії».
Шостак не впевнений настільки, але згоден з тим, що ідея Сазерленда заслуговує на увагу. «Думаю, сценарій з ударом прекрасний. Думаю, ідея вулканічних систем також може спрацювати. У обох теорій є хороші аргументи ».
Поки що дебати будуть розгортатися і далі. Але рішення буде залежати від хімії і протоклеток. Якщо з'ясується, що одним із сценаріїв бракує важливого хімічної речовини або щось руйнує протоклітини, від нього доведеться відмовитися.
Але вперше в історії ми можемо отримати всеосяжне пояснення того, як починалося життя.
Поки що підхід «все і відразу» Шостака і Сазерленда пропонує лише уривчасті оповіді. Але ці кроки були розроблені на основі десятиліть експериментів. Також цей підхід спирається на всі інші гіпотези походження життя. Він намагається використовувати всі їх добрі риси, разом з тим вирішуючи всіх їх проблеми. Наприклад, він не руйнує гіпотезу Расселла про гідротермальних джерелах, а скоріше включає її кращі елементи. 
Звичайно, ми не можемо знати напевно, що відбувалося чотири мільярди років тому. «Навіть якщо ви побудували реактор і з нього вийшла кишкова паличка ... це не доводить, що все так і було», говорить Мартін.
Найкраще, що ми можемо зробити, це скласти історію, яка узгоджується з усіма доказами: з експериментами в області хімії, з нашими знаннями про ранній Землі, з тим, що говорить біологія про найдавніших формах життя. Нарешті, після століть напружених зусиль, історія починає вимальовуватися.
І це значить, что ми набліжаємося до одного з найважлівішіх переломним моментів в історії людства: после которого ми дізнаємося Історію з'явилася життя на Землі. Всі люди, Які померли до того, як Дарвін опублікував «Походження відів» в 1859 году, й гадки НЕ малі, звідки узявши чоловік, тому что Нічого не знали про еволюцію. Але будь-який живе сьогодні може дізнатися правду про наше спорідненість з тваринами.
Точно так само будь-який народжений після виходу Юрія Гагаріна на орбіту Землі в 1961 році, жив в суспільстві, яке може відправитися до інших світів. Космічні подорожі стали реальністю, навіть якщо ми самі в них не брали участь. 
Ці факти змінюють наш погляд на світ. Вони роблять нас мудрішими. еволюція вчить нас берегти кожну живу істоту, тому що ми всі походять від одного предка. Космічні подорожі дозволяють нам дивитися на інші світи здалеку, бачити всю їх унікальність і крихкість.
Деякі з живучих сьогодні людей стануть першими в історії, які зможуть з упевненістю заявити, що ми точно знаємо, звідки прийшли. Вони будуть знати, яким був наш перший предок і де жив.
Це знання змінить нас. На чисто науковому рівні воно розповість нам про те, наскільки вірогідна поява життя у Всесвіті і де її шукати. І воно розповість нам про сутність життя. Але чи можемо ми знати, які знання відкриються нам після того, як ми дізнаємося таємницю появи життя? Навряд чи.
За матеріалами BBC
Частина перша: як зробити клітку?Рецепт шламу?
Але чи можемо ми знати, які знання відкриються нам після того, як ми дізнаємося таємницю появи життя?
