Новости

Появляется все больше свидетельств того, что жизнь на Земле началась не только с РНК


То, как зародилась жизнь на Земле, продолжает восхищать ученых, но нелегко заглянуть на миллиарды лет в прошлое. Сейчас появляется все больше доказательств относительно новой гипотезы о том, как зародилась жизнь: с очень точного сочетания РНК и ДНК.

РНК и ДНК определяют генетическое строение всей биологической жизни, при этом ДНК действует как генетический чертеж, а РНК — как читатель или декодер чертежа. Долгое время считалось, что РНК сначала возникла на Земле, а потом эволюционировала ДНК, но растущие данные свидетельствуют о том, что они, возможно, возникли одновременно, и обе участвовали в зарождении жизни на планете.

Последнее исследование, подтверждающее эту идею, объясняет, как простое соединение диамидофосфат (DAP), который, возможно, предшествовал жизни на Земле, может объединять строительные блоки ДНК, называемые дезоксинуклеозидами, в основные цепи ДНК.

«Этот вывод является важным шагом на пути к разработке детальной химической модели того, как первые формы жизни зарождались на Земле«, — говорит химик Раманараянан Кришнамурти из компании Scripps Research в Калифорнии.

Полученные результаты подтверждают мысль о том, что и ДНК, и РНК развивались вместе в результате одних и тех же химических реакций в начале жизни на нашей планете, и что первыми самореплицирующимися молекулами могли быть смеси обеих этих нуклеиновых кислот, а не только РНК, как предполагалось в более устоявшейся гипотезе о «мире РНК».

Одна из больших проблем с идеей о том, что только РНК дала начало жизни на Земле, заключается в том, как РНК смогла пройти необходимый процесс саморепликации — РНК обычно требует расщепления ферментов, которые эволюционировали после РНК.

Исходя из того, что мы знаем до сих пор, кажется, что РНК в какой-то мере помогла инженерной жизни — и последние эксперименты показывают, что ДНК вполне могла быть этим, создавая «химерные» молекулярные цепи, которые могут разделяться легче, чем одна РНК.

Серия лабораторных тестов, проведенных исследователями, смоделировала то, что могло произойти до зарождения жизни на Земле, и показать, как DAP могла сформировать основную ДНК во многом так же, как РНК может собираться из химических строительных блоков.

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что использование DAP для реакции с дезоксинуклеозидами работает лучше, когда дезоксинуклеозиды не все одинаковые, а представляют собой смесь разных букв ДНК, таких, как A и T или G и C, как настоящая ДНК«, — говорит химический биолог Эдди Хименес из Scripps Research.

Может быть, мы никогда и не узнаем наверняка, помогла ли ДНК РНК сформировать первые жизненные формы на нашей планете, учитывая, что это произошло миллиарды лет назад, но наше понимание этих процессов продолжает развиваться.

Исследование полезно не только с точки зрения того, как оно связано с происхождением жизни — понимание взаимосвязи РНК-ДНК может найти множество применений в современной химии и биологии.

«Теперь, когда мы лучше понимаем, как первобытная химия могла создать первые РНК и ДНК, мы можем начать использовать ее на смесях рибонуклеозидных и дезоксинуклеозидных строительных блоках, чтобы увидеть, какие химерные молекулы образуются — и могут ли они самореплицироваться и эволюционировать«, — говорит Кришнамурти.

Исследование было опубликовано в Angewandte Chemie.

Back to top button