ФОСФАТЫ ВЯЖУТ ДНК: ЖИЗНЬ ВОЗНИКЛА ИЗ СМЕСИ ДНК И РНК?

МЕНЮ


Искусственный интеллект
Поиск
Регистрация на сайте
Помощь проекту

ТЕМЫ


Новости ИИРазработка ИИВнедрение ИИРабота разума и сознаниеМодель мозгаРобототехника, БПЛАТрансгуманизмОбработка текстаТеория эволюцииДополненная реальностьЖелезоКиберугрозыНаучный мирИТ индустрияРазработка ПОТеория информацииМатематикаЦифровая экономика

Авторизация



RSS


RSS новости


Химики из НИИ Скриппса сделали открытие, подтверждающее удивительный новый взгляд на возникновение жизни на нашей планете.

В статье, опубликованной в химическом журнале Angewandte Chemie, они продемонстрировали, что простое соединение под названием диамидофосфат (ДАФ), которое вполне могло быть на Земле до возникновения жизни, могло химически «ввязать» крошечные строительные блоки ДНК, называемые дезоксинуклеотидами, в волокна первичной ДНК.

Этот результат – последний из череды открытий, совершённых за несколько лет, которые указывают на возможность того, что ДНК и её близкая химическая родственница РНК возникли вместе как продукт похожих химических реакций и что первые самовоспроизводящиеся молекулы – первые формы жизни на Земле – были смесью этих двух веществ.

Это открытие может также обсуловить новые практические подходы в химии и биологии, но его основное значение – это ответ на вечный вопрос о возникновении жизни на Земле. В частности, оно закладывает основу для дальнейших обширных исследований на тему того, как самовоспроизводящиеся смеси ДНК-РНК смогли эволюционировать и распространиться по первобытной Земле и в конце концов дать жизнь более совершенной биологии современных организмов.

«Эти результаты – важный шаг к развитию детальной химической модели возникновения первых форм жизни на Земле», – говорит старший автор исследования Раманарайанан Кришнамурти, кандидат наук, доцент химии в НИИ Скриппса.

Также это открытие говорит не в пользу гипотезы мира РНК, которая доминировала в последние десятилетия. Эта гипотеза предполагает, что первые репликаторы были основаны на РНК, а ДНК возникла позже в качестве продукта форм жизни на РНК.

РНК СЛИШКОМ ЛИПКАЯ?

Кришнамурти и другие сомневались в гипотезе мира РНК отчасти потому, что молекулы РНК могли быть просто слишком «липкими», чтобы быть первыми саморепликаторами.

Нить РНК может притянуть другие отдельные строительные блоки РНК, которые прилипают к ней и образуют своего рода зеркально отражённую нить: каждый блок новой нити связан с комплементарным ему блоком оригинальной, «шаблонной» нити. Если новая нить может отделиться от шаблона, и стать шаблоном для других новых нитей, то получается, что они начинают самовоспроизводиться, то есть становятся практически живыми.

Но хотя нити РНК могут быть хороши в построении комплементарных нитей по своему шаблону, они не очень хорошо отделяются от этих нитей. Современные организмы производят специальные ферменты, которые могут разделить спаренные двойные нити РНК или ДНК, таким образом позволяя им реплицироваться, но неясно, как это могло происходить в мире, где ферменты ещё не существовали.

ХИМЕРНЫЙ ОБХОД

Кришнамурти и коллеги в недавних исследованиях показали, что «химерные» молекулярные нити, которые частично являются ДНК, а частично – РНК, могли обойти эту проблему, потому что они могут образовывать комплементарные нити менее «липким» способом, что позволяет им довольно легко отделяться.

Также в своих широко цитируемых за последние несколько лет статьях химики показали, что простые строительные блоки рибонуклеозидов и дезокисрибонуклеозидов – составляющих РНК и ДНК соответственно — могли возникнуть на ранней Земле в очень похожих химических условиях.

Более того, в 2017 году они сообщили, что органические соединения ДАФ могли сыграть ключевую роль в модификации рибонуклеозидов и выстраивании их в первые нити РНК. Новое исследование показывает, что в похожих условиях ДАФ мог сделать это и для ДНК.

«К своему удивлению, мы обнаружили, что DAP реагирует с дезоксинуклеотидами лучше, когда они не все одного типа, а наоборот, являются смесью разных „букв“ ДНК: A, T, G и С – как в настоящей ДНК», – говорит первый автор исследования Эдди Хименес, докторант в лаборатории Кришнамурти.

«Теперь, когда мы лучше пониманием, как первобытная химия могла создать первые РНК и ДНК, мы можем начать использовать это её на смесях рибонуклеозидных и дезоксирибонуклеозидных строительных блоков, чтобы увидеть, какие химерные молекулы образуются таким образом и способны ли они самовоспроизводиться и эволюционировать», — говорит Кришнамурти.

Он также отмечает, что работа может иметь широкое практическое применение. Искусственный синтез ДНК и РНК, например, в методе ПЦР, который применяется в тестах на COVID-19, является большой глобальной индустрией, которая зависит от довольно хрупких ферментов, и потому имеет много ограничений. Надёжные бесферментные химические методы создания ДНК и РНК могут оказаться более привлекательными во многих случаях.


Источник: onlinelibrary.wiley.com

Комментарии: