Появляется все больше свидетельств, что жизнь на Земле началась не только с РНК
Вопрос как зародилась жизнь на Земле, продолжает интересовать ученых, но заглянуть на миллиарды лет в прошлое непросто. Сейчас появляется все больше свидетельств относительно новой гипотезы о том, как зародилась жизнь: с очень точного сочетания РНК и ДНК.
И РНК, и ДНК определяют генетический состав всей биологической жизни, причем ДНК действует как генетический план, а РНК как считыватель или декодер чертежей. Долгое время считалось, что РНК сначала возникла на Земле, а потом эволюционировала ДНК, но новые данные свидетельствуют о том, что они, возможно, возникли одновременно, и обе участвовали в зарождении жизни на планете.
Последнее исследование, подтверждающее эту идею, объясняет, как простой составной диамидофосфат (DAP), который, предшествовал жизни на Земле, может объединять строительные блоки ДНК, называемые дезоксинуклеозидами, в основные цепи ДНК.
«Это открытие является важным шагом к разработке подробной химической модели того, как первые формы жизни возникли на Земле», — говорит химик Раманараянан Кришнамурти из Scripps Research в Калифорнии.
Полученные данные подтверждают идею о том, что и ДНК, и РНК возникли вместе в результате одних и тех же химических реакций в начале жизни на нашей планете, и что первые самовоспроизводящиеся молекулы могли быть смесями обеих этих нуклеиновых кислот, а не просто РНК, как предполагается в более устоявшейся гипотезе «мира РНК».
Одна из больших проблем с идеей о том, что только РНК дала начало жизни на Земле, заключается в том, как РНК смогла пройти необходимый процесс саморепликации — РНК обычно требует расщепления ферментов, которые эволюционировали после РНК.
Из того, что нам известно до сих пор, кажется, что РНК в какой-то мере помогла инженерной жизни — и последние эксперименты показывают, что ДНК вполне могла создавать «химерные» молекулярные цепи, которые разделяються легче, чем одна РНК.
Серия лабораторных тестов, проведенных исследователями, смоделировала то, что могло произойти до зарождения жизни на Земле, и показать, как могла сформироваться основная ДНК во многом так же, как РНК может собираться из химических строительных блоков.
«К нашему удивлению, мы обнаружили, что использование реакции с дезоксинуклеозидами работает лучше, когда дезоксинуклеозиды не все одинаковые, а представляют собой смесь разных букв ДНК, таких как A и T или G и C, как настоящая ДНК», — говорит биолог Эдди Хименес из Scripps Research.
Возможно, мы никогда не узнаем наверняка, помогла ли ДНК РНК сформировать первые формы жизни на нашей планете, учитывая, что это произошло миллиарды лет назад, но наше понимание этих процессов продолжает развиваться.
Исследование полезно не только с точки зрения того, как оно связано с происхождением жизни — понимание взаимосвязи РНК-ДНК может найти множество применений в современной химии и биологии.
«Теперь, когда мы лучше понимаем, как первобытная химия могла создать первые РНК и ДНК, мы можем начать использовать ее в смесях строительных блоков рибонуклеозида и дезоксинуклеозида, чтобы увидеть, какие химерные молекулы образуются — и могут ли они самовоспроизводиться и развиваться», говорит Кришнамурти.
Исследование опубликовано в Angewandte Chemie.
