Группа исследователей из Кембриджского университета совершила прорыв в изучении теории происхождения жизни. Им удалось создать рибонуклеиновые кислоты (РНК), способные создавать свои точные копии. Это приближает ученых к пониманию того, как на Земле могли зародиться первые живые организмы.
Почему РНК важна для науки
Многие биологи уверены, что именно молекулы РНК стояли у истоков эволюции. В отличие от более известной ДНК, РНК умеет делать две важные вещи: хранить генетическую информацию и ускорять химические реакции. Это свойство позволяет предположить, что РНК могла размножаться самостоятельно, запустив механизм развития жизни.
Раньше ученым не удавалось заставить РНК воспроизводить себя. Последние эксперименты показали, что молекулы могут создавать свое зеркальное отражение, а затем использовать его для восстановления исходной последовательности. Правда, пока ни одна РНК не способна пройти полный цикл в одиночку, но результат все равно впечатляет, пишет Science.
Джеральд Джойс, химик из Института биологических исследований Солка, назвал работу коллег большим достижением. Он один из первых начал изучать теорию «мира РНК».
Как проходил эксперимент
В 1993 году ученые уже находили РНК, которые могли выполнять отдельные функции. В 2009 году появились молекулы, способные создавать друг друга. Однако они состояли из 150-200 элементов и были слишком сложными, чтобы возникнуть случайно в условиях древней Земли. К тому же такие длинные цепочки разрушались быстрее, чем успевали скопироваться.
Новые версии РНК получились в три раза короче — всего около 45 элементов. Это делает их появление в естественной среде более вероятным.
Чтобы защитить молекулы от разрушения, команда биохимиков Эдоардо Джианни и Филиппа Холлигера проводила опыты на морозе. Когда вода замерзает, полезные вещества собираются в узких каналах между кристаллами льда. Там они оказываются в высокой концентрации, а вредной жидкости становится меньше. Это помогает реакции идти быстрее.
Ученые смешали замороженный раствор с разными последовательностями РНК и добавили строительные блоки — нуклеотиды. Часть молекул оставалась свернутой, чтобы работать катализаторами. Другие расправлялись, чтобы стать матрицей для копирования.
Что получилось в итоге
Три найденные молекулы РНК смогли создать комплементарные шаблоны. С помощью этих шаблонов они затем восстановили оригинал. Правда, из-за холода процесс занял больше двух месяцев.
Филипп Холлигер объяснил, что низкая температура замедляет разрушение молекул. Многие исследователи считают, что на заре жизни похожие процессы могли идти во время естественных замерзаний и оттаиваний на планете.
Джек Шостак из Чикагского университета заметил, что теперь главная задача — научить систему делать несколько циклов копирования подряд. Если это удастся, теория о ведущей роли РНК в происхождении жизни получит серьезное подтверждение.