Ученые приблизились к разгадке возникновения жизни на Земле

Современная биология исходит из того, что сложные молекулярные системы, обеспечивающие жизнедеятельность организмов, сформировались из простейших химических соединений. Согласно общепринятой гипотезе «РНК-мира», до появления ДНК именно рибонуклеиновая кислота (РНК) выполняла функции хранения генетического кода и управления биологическими процессами. Однако эта теория долгое время оставалась недоказанной из-за сложности процесса саморепликации крупных молекул РНК.

Решение загадки саморепликации

В недавнем исследовании, результаты которого опубликованы в журнале Science, группа ученых представила доказательства того, что процесс возникновения жизни мог быть запущен гораздо более примитивными структурами, чем считалось ранее. Основная цель работы заключалась в создании минималистичной химической системы, способной к копированию и эволюции.

В ходе экспериментов был отобран пул случайных коротких цепочек РНК. В результате многоступенчатого отбора удалось выделить молекулы, способные к полимеризации на матрице, то есть к ускорению собственного воспроизводства. Наиболее эффективной оказалась рибозим (молекула РНК с ферментативной активностью) длиной всего 45 нуклеотидов, получившая название QT45.

Преимущества малых структур

Исследователи отмечают несколько ключевых факторов, позволивших молекуле QT45 успешно выполнять функции репликатора:

• Использование тринуклеотидтрифосфатов: переход на более крупные строительные блоки упростил процесс копирования и повысил его точность.
• Стабильность в условиях льда: помещение РНК в частично замерзшую среду (эвтектический лед) позволило защитить хрупкие молекулы от разрушения и сконцентрировать компоненты для реакции.
• Независимость от структуры: в отличие от более длинных молекул, QT45 не требовала точного соответствия последовательности и могла взаимодействовать с матрицей, не будучи жестко привязанной к ней.

Перспективы и ограничения теории

Научное сообщество оценивает результаты исследования как значительный прорыв. По словам независимых экспертов, демонстрация активности полимеразы у молекул длиной менее 40 нуклеотидов доказывает, что самокопирование возможно в гораздо более компактном формате, чем предполагали ранние модели.

Тем не менее, вопрос о том, как именно подобные реакции протекали в хаотичных условиях ранней Земли, остается открытым. Ученые признают, что воссоздать события миллиардной давности невозможно, однако текущие данные позволяют выстроить наиболее правдоподобный сценарий перехода от простой химии к биологической жизни. Открытие также дает новые вводные для поиска признаков жизни на экзопланетах, условия на которых могут быть аналогичны тем, что способствовали появлению РНК на нашей планете.