Биологи из США доказали вероятность альтернативного варианта
эволюции жизни, в соответствии с которым молекулы РНК и ДНК возникли
одновременно, минуя стадию РНК-мира, говорится в статье, опубликованной в
журнале Angewandte Chemie.
«Даже
если вы верите в «мир РНК», вам приходится принимать на веру
и положение о том, что что-то существовало одновременно с РНК и помогло
жизни эволюционировать в сторону ДНК и белков. Почему бы
не предположить, что ДНК и РНК возникли одновременно, а не пытаться
превратить второе в первое при помощи какой-то безумной химии», –
передает
РИА «Новости» заявление Раманараянан Кришнамурти (Ramanarayanan Krishnamurthy) из Института Скриппса в Ла-Хойе (США). По общепринятой теории «РНК-мира», роль белков и ДНК в первых живых
организмах на земле играли молекулы РНК. В последствие клеточными
процессами стали управлять белки, а роль хранилища генетической
информации заняла ДНК. В данный момент ученые экспериментируют
с короткими молекулами РНК, пытаясь воспроизвести процесс зарождения
жизни в лаборатории.
В частности, молекулярные биологи-эволюционисты
сегодня пытаются понять, как РНК-молекулы были замещены их
ДНК-аналогами. Большинство ученых предполагает, что это происходило
постепенно – сначала возникли так называемые «химеры», молекулы,
состоявшие из звеньев и РНК, и ДНК, а затем РНК-нуклеотиды были
постепенно вытеснены привычными нам «буквами», содержащимися в нашем
генетическом коде.
Кришнамурти и его коллеги выяснили, что это,
скорее всего, не могло происходить в реальности, изучив то, насколько
стабильными будут подобные химерные «гибриды» ДНК и РНК. Для этого
ученые собрали несколько коротких цепочек «чистых» ДНК и РНК молекул,
составленных из 16, 10 и 6 «букв»-нуклеотидов.
Часть этих молекул
ученые обработали таким образом, что некоторые «буквы» в них
превратились в аналоги, используемые в РНК или ДНК, в результате чего
они стали химерными «гибридами», подобиями тех «кирпичиков жизни»,
которые существовали во время зарождения жизни. Подготовив растворы
таких «химер», авторы статьи нагрели их и проследили за тем, как быстро
они разлагались.
Как оказалось, даже добавление одной чужеродной
«буквы» приводило к резкому уменьшению в стабильности молекул, снижая
температуру ее разложения на 10-20 градусов Цельсия. Подобная реакция
наблюдалась как в молекулах ДНК, так и в молекулах РНК при изменениях
любых типов букв и связей между ними, что говорит о том, что все химеры
крайне нестабильны по своей природе.
Их нестабильность,
как признает Кришнамурти, не означает, что они не могли существовать
в принципе в первичном «супе» океанов Земли, однако их существование
в первых живых клетках потребовало бы наличия сложных ферментов, которые
бы постоянно «чинили» такие молекулы и защищали их от распада. Крайне
маловероятно, что они возникли до того, как появились первые белки
и ДНК.
Поэтому, как считает Кришнамурти, плавный переход
от РНК-миру к современной жизни был невозможен, что натолкнуло его
на мысль, что и РНК, и ДНК возникли одновременно, и что первая жизнь
могла использовать и то и другое в своей жизнедеятельности. Такой
сценарий, по его мнению, больше соответствует результатам экспериментов
и тому, что мы видим в современных организмах, чем гипотеза «РНК-мира».
