Гипотеза РНК мира - чисто фундаментальное исследование, которое необходимо для развития различных областей биологии и медицины.
В рамках данного вопроса мы когда-то опубликовали несколько статей (квантово-химическое моделирование предбиологического синтеза “букв” генетического кода из мочевины (формамида) в катархейский период древней Земли и т.д.). С ними можно ознакомиться далее ⬇️.
Первым шагом на пути к самореплицирующимся системам является абиогенный синтез “кирпичиков” для записи генетической информации - азотистых оснований, а из этих кирпичиков появиление молекул - неких информационных носителей.
Также для обоснования гипотезы необходимо, чтобы носитель обладал возможностью копирования сам себя. Из всех типов биологических информационных молекул на данную роль подходят только нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК). Однако, ДНК не может появиться самопроизвольно из неживых веществ, но нуждается в белках.
В 1990-х гг. молекулярный биолог Вальтер Гильберт выдвинул гипотезу о возможности самопроизвольного появления молекулы РНК на раннем этапе геологической истории Земли (прежде появления белков и ДНК): во-первых, в самых примитивных живых организмах вместо дезоксирибонуклеотидов зачастую используются рибонуклеотиды; во-вторых, репликация РНК может происходить без участия ДНК, в то время как появление новой ДНК требует участия затравочной РНК молекулы; в-третьих, в 1980-х гг. Т. Цехом и С. Альтманом была открыта способность некоторых типов РНК выполнять роль ферментов. Такие РНК получили название “рибозимы”.
То есть первые рибозимы были способны копировать сами себя и, размножаясь, могли эволюционировать посредством механизма естественного отбора. На этой основе была сформулирована гипотеза самодостаточного мира РНК, предшествовавшего современной жизни.
Проблема возникновения генетического кода является ключевой проблемой возникновения клеточной жизни, однозначно решить которую в настоящее время не удалось. Отмечу, что разработка самосогласованной теории абиогенного синтеза “букв” генетического кода затруднена отсутствием единой теории, описывающей состояние Земли в конце катархейского эона.
Однако, стоит помнить, что это всего лишь гипотеза. В 2020 появилась работа ученых, которые описывают новую гипотезу. Она предлагает переосмыслить ранние этапы зарождения жизни, выдвигаются предположение о существовании "химерных" молекул, сочетающих в себе элементы ДНК и РНК. Согласно этой точке зрения, ДНК и РНК не развивались независимо, а возникли синхронно, пройдя совместный эволюционный путь на заре жизни, см. статью ⬇️.
📌Один из следующих постов будет посвящен этому вопросу.
Eddy I. Jiménez, Clémentine Gibard, Ramanarayanan Krishnamurthy. Prebiotic Phosphorylation and Concomitant Oligomerization of Deoxynucleosides to form DNA // Angewandte Chemie. 2020. DOI: 10.1002/anie.202015910.
#irinabiomol