Поиск - новости науки и техники

Новая теория зарождения жизни на Земле: комментарий российского биолога

19.09.19

Согласно общепринятому в современной науке мнению, предшественники нуклеотидных блоков появились миллиарды лет назад в первичном бульоне. И уже из них, в свою очередь, возникла пре-РН (химерная молекула), которая помогла образоваться в дальнейшем РНК и ДНК.

Ученые из Института Скриппса, выдвинули новую гипотезу о роли химерных молекул нуклеиновых кислот в происхождении жизни, которая утверждает, что с самого начала существовали блоки как ДНК, так и РНК, в дальнейшем сформировавшие двухцепочечные молекулы, известные науке в настоящее время. В чем важность этого открытия для понимания зарождения жизни на Земле, “Поиск” спросил у младшего научного сотрудника НИИ физико-химической биологии имени А.Н. Белозерского МГУ имени М.В. Ломоносова Михаила Никитина:

– Нуклеиновые кислоты в клетках – ДНК и РНК – состоят из множества нуклеотидных звеньев, которые отличаются азотистым основанием (А, Г, Т, Ц), но содержат один и тот же сахар в пределах данной цепочки (рибоза в РНК, дезоксирибоза в ДНК). В предыдущих исследованиях ученые пытались получить такие чистые цепочки в абиогенных условиях и не достигли полного успеха. Авторы гипотезы, Боумик и Кришнамурти исследовали поведение химерных нуклеиновых кислот, то есть таких, в которых звенья отличаются не только азотистым основанием, но и сахаром. Такие химерные цепи менее устойчивы, чем нормальные РНК и ДНК, но эксперименты показали, что они обладают другими преимуществами:

1) на химерной матричной цепи собираются преимущественно чистые РНК или ДНК-цепи даже из смеси РНК- и ДНК-звеньев

2) после сборки комплементарной цепи она гораздо легче отделяется от химерной матрицы, чем от РНК- или ДНК-матрицы

Первый результат означает, что нет препятствий к переходу от химерных нуклеиновых кислот к чистым РНК и ДНК, характерным для клеточной жизни. Второй результат еще важнее, потому что он решает проблему освобождения матрицы для многократного ее копирования. В опытах по сборке РНК на матрице РНК одной из главных проблем является то, что собранная вторая цепь остается прочно связанной с матричной цепью и не позволяет освободить матрицу для сборки новых молекул.

– Разделить двойную спираль РНК или ДНК на отдельные цепи можно только нагревом до 80-100 градусов, или при помощи сложных ферментов, работающих в клетках. То есть темпы копирования молекул РНК без ферментов ограничены частотой внешних колебаний температуры, например, выбросами кипятка из гейзера. В то же время на химерной РДНК матрице собираются чистые цепочки РНК и ДНК, которые легко отделяются от нее и освобождают матрицу безо всяких колебаний температуры, и копирование идет быстро. Чистые цепи РНК, в свою очередь, могут быть матрицами для сборки как новой РНК, так и химерной РДНК – и только химерная РДНК будет легко уходить, освобождая матричную цепь, и копироваться быстро. То есть, предполагается система, в которой генетическая информация в каждом цикле копирования переписывается с химерной РДНК на чистые РНК или ДНК и затем обратно на химерную цепь.

По мнению Михаила Никитина, это интересное и важное достижение, так как эффективное освобождение матрицы многие годы было серьезной и нерешаемой проблемой в экспериментах по бесферментативному копированию РНК. Работа Боумика и Кришнамурти приближает ученых на шаг к бесферментативному копированию нуклеиновых кислот, с которого могла начаться примитивная жизнь (РНК-мир), развившаяся потом до клеток.

Андрей Горбачев
Андрей Горбачев

1 комментарий