Найденная молекула РНК может объяснить появление жизни на нашей планете
Ученые сделали важный шаг к пониманию того, как могла зародиться жизнь на Земле. Согласно распространенной гипотезе «мира РНК», первые формы жизни появились в тот момент, когда молекулы научились создавать собственные копии. Теперь исследователи нашли молекулу РНК, которая вплотную приблизилась к способности самовоспроизводиться. Руководитель работы Филипп Холлигер из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже считает, что результаты подтверждают принципиальную возможность самосборки жизни при подходящих условиях окружающей среды.
Долгое время считалось, что самореплицирующиеся молекулы должны быть крупными и сложными. Однако такие структуры трудно копировать, поскольку они плохо «разворачиваются» для воспроизведения. Как пишет New Scientist, команда Холлигера решила искать более простые варианты. Ученые сгенерировали около триллиона случайных последовательностей РНК длиной 20, 30 и 40 нуклеотидов. Затем из этого массива отобрали три наиболее перспективных варианта, способных соединять фрагменты цепочек, и подвергли их искусственной эволюции.
В результате экспериментов была получена молекула QT45 длиной всего 45 нуклеотидов. Оказалось, что в щелочной воде при температуре немного выше нуля она способна использовать нити РНК в качестве шаблона для сборки новых цепочек. Молекула соединяет короткие фрагменты из двух-трех нуклеотидов и формирует комплементарную нить. Хотя процесс идет медленно, QT45 впервые продемонстрировала способность создавать как зеркальную копию, так и собственную структуру. Холлигер подчеркнул, что это две ключевые составляющие реакции саморепликации.
Пока ученым не удалось запустить обе реакции одновременно в одном сосуде, однако работа продолжается. В ближайших планах исследователей — дальнейшая «эволюция» молекулы и эксперименты с циклами замораживания и оттаивания. Специалисты предполагают, что если система начнет полноценно копировать себя, она сможет постепенно совершенствоваться: ошибки при копировании будут порождать вариации, а наиболее устойчивые и эффективные формы получат преимущество.
Эксперты отмечают, что нахождение рабочей последовательности среди колоссального числа возможных комбинаций само по себе является научным достижением. По мнению исследователей, на ранней Земле подобные процессы могли происходить в условиях, напоминающих современные вулканические регионы с холодным климатом, например Исландию. Для запуска «химической эволюции» могли быть важны перепады кислотности, циклы заморозки и изоляция компонентов в небольших карманах талой воды или пузырьках жирных кислот, которые могли выполнять роль первичных оболочек.
Рекомендуем также:
