Хотите видеть только хорошие новости?

Ученые смоделировали процесс эволюции в пробирке

Схема аппарата, моделирующего процесс эволюции РНК. Иллюстрация из статьи авторов исследования

Американские ученые из Исследовательского института Скриппса разработали автоматизированную систему, которая позволяет за короткое время воссоздавать процесс эволюции молекул РНК. Статья с описанием результатов их работы опубликована в журнале PLoS Biology.

Ученые моделировали эволюцию молекул РНК, обладающих каталитическими свойствами. Выбранные для исследования молекулы способны катализировать собственное воспроизведение. Длинные молекулы РНК состоят из отдельных блоков - нуклеотидов. В присутствии нуклеотидов и фермента, который "собирает" на матрице молекулы РНК ее копию, молекулы могут размножаться.

Для воспроизведения процесса эволюции ученые выбрали молекулы РНК, которые не очень эффективно катализировали собственное размножение. Через 70 часов эволюции in vitro молекулы стали выполнять свои функции в 90 раз эффективнее.

Эксперимент проводился по следующей схеме. В реакционной смеси, где размножались РНК, содержался флуоресцентный краситель, который встраивается в новосинтезированные цепи РНК, однако не взаимодействует с отдельными нуклеотидами. Флуоресценция реакционной смеси постоянно измерялась. При ее усилении в 10 раз из смеси отбиралась аликвота (небольшое количество) и переносилась в пустую емкость. К аликвоте добавляли свежие реагенты, необходимые для размножения молекул: нуклеотиды и фермент, обеспечивающий синтез цепи.

Таким образом ученые моделировали процесс отбора. При наличии большого количества реагентов все молекулы РНК "выживают" и размножаются. В условиях недостатка реактивов преимущество получают молекулы, которые способны наиболее эффективно катализировать собственное размножение, а значит - увеличивать число копий самих себя.

Изначально все молекулы РНК имели одинаковую последовательность нуклеотидов. Однако при синтезе новых цепей фермент делает ошибки. Соответственно, "дочерние" молекулы не всегда являются точными копиями "родительских". Некоторые мутации новосинтезированных цепей никак не влияют на их функции, некоторые увеличивают эффективность синтеза, а некоторые, напротив, уменьшают.

В условиях недостатка реагентов преимущественно размножаются те молекулы, мутации в которых увеличили эффективность их "работы". Соответственно, число таких мутантных молекул растет. Число тех молекул, которые недостаточно эффективно катализируют свое размножение, не изменяется. Шансы таких молекул попасть в число "счастливчиков", которых заберут из истощенной смеси, все время уменьшаются.

Всего ученые провели 500 этапов отбора. Проанализировав молекулы, "дожившие" до последнего этапа, они обнаружили, что в них накопилось 11 мутаций, которые тем или иным образом увеличивали эффективность синтеза.

Помимо того, что разработанная учеными система наглядно иллюстрирует принципы дарвиновской эволюции, она может иметь и практическое применение. Используя разработанную ими схему отбора можно получать, например, молекулы, реагирующие на следовые количества загрязняющих веществ. Улучшая в процессе "эволюции" свойства таких молекул, можно добиться чрезвычайно высокой чувствительности.

Обсудить
00:06 25 ноября 2016
Адольф Гитлер в окружении девушек

Блудливый рейх

Как проституция поднимала боевой дух нацистов
«Горло себе перережу»
Реституция по-ставропольски: как РПЦ выживает из дома семью ветерана
Сергей Халюта в заповеднике «Херсонес Таврический»Монастырь раздора
Крымские церковнослужители требуют передать им 24 здания музея «Херсонес»
«Китайцы многое маскируют»
Почему России нельзя расслабляться на фоне появления ракет КНР возле границы
«Эта опасность на первый взгляд не видна»
Адвокат Шота Горгадзе о негативных последствиях декриминализации семейных побоев
«Для Трампа Украина станет инструментом торговли с Москвой»
Ричард Вайц о Китае, России и внешней политике нового американского президента
Crips на похоронах Туки УильямсаЧерно-красные против черно-синих
Уличная война в Лос-Анджелесе и далее везде
Сладкая сила
Завоюют ли российские продукты китайский рынок
Акция протеста во время инаугурации Дональда ТрампаПрезидент расколотой нации
В каких условиях в Вашингтоне прошла инаугурация Дональда Трампа
Лё седан
Длительный тест обновленного седана Citroen C4: часть первая
3 президентских лимузина, никогда не возивших президентов
Президентские автомобили США, СССР и РФ, которые не дождались своих владельцев
Тест: угадай машину по ручке двери
Щелкали наши предыдущие тесты как орешки? Попробуйте этот!
Топ-25 внедорожников в России
Какие кроссоверы и внедорожники продавались в 2016 году лучше остальных
«Мы начали решать свои проблемы, как в 90-х»
За потребительские кредиты смогут отбирать квартиры
Развели тут бордель
Экскурсия по самому большому публичному дому Южного полушария
Война дворцам
Каких домов лишились в 2016 году звезды Голливуда
«Теперь она бомж и живет в закутке под лестницей»
История преподавательницы, лишившейся трех квартир в Москве