Получено доказательство возникновения жизни из РНК
Фото: Custom Medical Stock Photo / Globallookpress.com
Ученые Фонда прикладной молекулярной эволюции объявили, что рибонуклеиновая кислота (РНК), которая, как считается, была непосредственным предшественником первых живых клеток, спонтанно образуется на поверхности базальтового стекла. Эта магматическая порода в изобилии существовала на Земле 4,35 миллиарда лет назад и до сих пор сохранилась на Марсе. Подробно об открытии рассказывается в статье, опубликованной в журнале Astrobiology.
Исследователи провели эксперименты, в ходе которых удалось добиться самосборки молекулы РНК из ее «блоков» — рибонуклеозидтрифосфатов (нуклеотидов). В среднем длина полимерной цепочки, которая была получена при инкубации с базальтовым стеклом без присутствия каких-либо ферментов, составляла 100-300 нуклеотидов, при этом в большинстве случаев нуклеотиды были соединены друг с другом через характерную для РНК сложноэфирную связь. Рибонуклеиновая кислота накапливалась в течение 20 часов и оставалась стабильной в течение месяцев со скоростью синтеза 2 на 10 в минус третьей степени пикомоль в час на каждый грамм стекла при комнатной температуре.
Ранее предполагалось, что структура РНК слишком сложна для того, чтобы эта молекула могла возникнуть спонтанно, без участия ферментов. Это являлось проблемой для гипотезы РНК-мира, согласно которой ранним предшественником живых клеток были молекулы РНК, способные катализировать собственный синтез и переносить наследственную информацию о своей собственной структуре. Однако для доказательства модели, что первым участником предбиологической эволюции была именно РНК, требуется экспериментальная демонстрация синтеза достаточно длинной РНК без применения ферментов вроде РНК-полимеразы. Этот процесс должен протекать без участия человека в характерной для катархея среде.
Результаты эксперимента предполагают, что полирибонуклеотидные молекулы должны были существовать на Земле в катархей (более четырех миллиардов лет назад) при условии, что на планете были доступны трифосфаты. Породы на поверхности, которые образовывались из застывшей магмы, претерпевали активную бомбардировку метеоритами и переплавлялись в базальты. Их окислительно-восстановительные свойства, как считают исследователи, не сильно отличаются от современных базальтовых пород. Небольшая область, содержащая всего несколько тонн разбитого и пропитанного водой стекла, могла бы производить около грамма РНК в день при достаточном количестве трифосфатов.
Авторы отмечают, что наличие нуклеозидтрифосфатов в районах падения метеоритов существенно важно для возможности самосборки РНК. В настоящее время множество групп ученых работают над проблемой синтеза нуклеотидов на древней Земле.