Ученые значительно приблизились к разгадке одной из главных тайн мироздания — происхождения жизни. Согласно популярной гипотезе мира РНК, биологическая жизнь зародилась в тот момент, когда молекулы научились создавать собственные копии. Теперь исследователи обнаружили молекулу РНК, которая практически способна к такому самовоспроизведению. Филипп Холлигер из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже полагает, что это открытие доказывает принципиальную возможность самосборки жизни при наличии правильных внешних условий.
Долгое время в науке бытовало мнение, что самореплицирующиеся структуры должны быть большими и сложными, однако такие объекты трудно развернуть для копирования. Как сообщает издание New Scientist, команда Холлигера пошла другим путем и начала поиск среди простых форм, сгенерировав триллион случайных последовательностей длиной 20, 30 или 40 нуклеотидов. Из этого огромного массива отобрали три лучших варианта, способных соединять части, и подвергли их искусственной эволюции. Итогом стала молекула QT45 длиной всего 45 нуклеотидов.
В ходе экспериментов выяснилось, что в щелочной воде при температуре чуть выше точки замерзания QT45 использует нити РНК как шаблон для сборки. Она соединяет короткие цепочки из 2 или 3 нуклеотидов, создавая комплементарную нить. Процесс пока идет медленно, но молекула впервые продемонстрировала способность создавать как свою зеркальную копию, так и саму себя. Филипп Холлигер отметил: «Это, впервые, часть РНК, которая может создавать себя и свою кодирующую нить, и это две составляющие реакции саморепликации».
На данный момент исследователям пока не удалось запустить обе реакции одновременно в одном сосуде. В ближайших планах ученых — продолжить эволюцию молекулы и поэкспериментировать с циклами замораживания и оттаивания. Эксперты ожидают, что как только система начнет полноценно самокопироваться, она станет самооптимизирующейся, так как неизбежные ошибки при копировании создадут множество вариаций, лучшие из которых выживут. Коллеги из других университетов уже назвали эти результаты исключительным шагом вперед.
Специалисты отмечают невероятную сложность поиска такой рабочей последовательности среди астрономического числа возможных комбинаций. На ранней Земле подобные процессы могли происходить в условиях, напоминающих современную Исландию, где есть лед и гидротермальная активность. Для успешного старта жизни требовались циклы заморозки и перепады кислотности, а также изоляция компонентов в небольших карманах талой воды или пузырьках из жирных кислот.