| поиск |
Новости химической науки > Реактор РНК мог помочь зарождению жизни20.7.2011 
 Никто пока не знает точного ответа на вопрос «Как зародилась жизнь?», однако большая часть ученых согласны с тем, что появление живых клеток не произошло внезапно в одну стадию из неживых систем. Скорее всего, существовала серия доклеточных форм жизни, образовавшихся из неживой материи, а уже эти доклеточные формы жизни в конечном итоге эволюционировали в живые клетки, способные к обмену веществ и воспроизводству.
Одной из наиболее распространенных гипотез, касающихся доклеточной жизни, является гипотеза «мира РНК», в рамках которой считается, что современным живым системам, в которых обмен веществ управляется белками, а перенос и хранение генетической информации реализуется за счет РНК и ДНК, предшествовали системы, в которых все без исключения биологические функции выполняли молекулы РНК. Тем не менее, для уточнения гипотезы «мира РНК» необходимо ответить на вопрос: «А что могло являться предшественником РНК?»
Результаты новой работы исследователей из группы Бенедикта Обермайера (Benedikt Obermayer) позволяют предположить, что способность к самовоспроизводству первоначально могла проявиться в форме реактора РНК, который, как продемонстрировали исследователи, может передавать информацию.
В реакторе РНК нуклеотиды в соответствии с градиентом температур аккумулируются в более узкой из пор. Благодаря образованию связи и гибридизации нитей РНК может в незначительной степени происходить перенос информации: информация может сохраняться в течение времени, превышающего время жизни самой молекулы. (Рисунок из Physical Review Letters 107, 018101 (2011))
Наиболее значимым аргументом в пользу того, что первичные доклеточные формы жизни могли формироваться на основе молекул РНК является то, что РНК может выполнять функцию как генов (хранение информации), так и ферментов (катализировать химические реакции). Молекулы РНК представляют собой полинуклеотиды (как и ДНК), однако ученые не знают, каким образом молекула РНК, способная к самовоспроизведению, могла образоваться в первичном бульоне, содержавшем случайный набор нуклеотидов.
Чтобы получить ответ на этот вопрос исследователи решили получить дополнительную информацию о РНК-репликаторах. Как было показано в ранее проведенных экспериментах, РНК-репликаторы могут передавать информацию с одной молекулы на другую таким образом, что информация сохраняется еще некоторое время после разрушения исходной молекул. В новом исследовании делались попытки ответить на вопрос, каким образом миллиарды лет назад РНК-репликаторы могли эволюционировать из обычных РНК-реакторов.
С помощью компьютерного моделирования исследователи проанализировали сценарий появления гидротермического РНК-реактора, имеющего способность осуществлять межмолекулярную передачу информации. Этот процесс начинается внутри пористых скальных пород на дне моря, где значительные температурные градиенты обеспечивают процесс термической конвекции, и конвекционные потоки переносят молекулы в узкие поры породы. Благодаря влиянию температурного градиента нуклеотиды в порах аккумулируются в узком пространстве и случайно образуют связи друг с другом. Благодаря изменению конформации и гибридизации образующиеся полинуклеотиды могут образовывать более длинные последовательности, в итоге давая нити РНК.
Одним из ключевых факторов, обуславливающих образование нитей РНК, является предпочтительное расщепление связей у нуклеотидов с неспаренными основаниями. Этот эффект приводит к тому, что спаривание азотистых оснований становится более благоприятным, что приводит к увеличению сложности и времени жизни структур РНК. Исследователи полагают, что некоторые из таких сложных молекул РНК могли сформироваться как примитивный рибозим (каталитически активная молекула РНК), который уже мог катализировать химические реакции в качестве полноценного компонента РНК-репликатора.
Не менее важно и то обстоятельство, что компьютерные симуляции продемонстрировали способность самого РНК-реактора на незначительном уровне осуществлять репликацию за счет гибридизации нитей РНК. Таким образом, компьютерные симуляции показали, что пребиотический РНК-реактор мог оказаться переходным камнем на пути к настоящему РНК-репликатору, работающему уже с участием рибозимов. Исследователи надеются, что в будущем им удастся экспериментально доказать возможность протекания теоретически смоделированного процесса.
Источник: Physical Review Letters 107, 018101 (2011) DOI: 10.1103/PhysRevLett.107.018101 метки статьи: #биохимия, #квантовая химия, #межмолекулярные взаимодействия, #молекулярная биология, #молекулярные устройства, #химическая эволюция Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru Комментарии к статье:
Вы читаете текст статьи "Реактор РНК мог помочь зарождению жизни" Перепечатка статьи разрешается при условии размещения активной гиперссылки на ChemPort.Ru |
|
