Добавить в избранное
Инфореактор
Войти через социальную сеть
Вконтакте Facebook
или
Войти
О насО нас Предложить материал Вопросы
iReactor +79095816425
Россия Малоохтинский проспект, 68, корпус 4 195112
ВКонтакте
Facebook
Твиттер
Одноклассники
Наш канал в Telegram
RSS

Ученые предложили новую теорию зарождения жизни на Земле

17:32 01.10.2016 269

Ученые предложили новую теорию зарождения жизни на Земле
Подписывайтесь на наш Telegram, чтобы быть в курсе самых важных новостей.
Для этого нужно пройти по ссылке и нажать кнопку Join.

Новое исследование, осуществлённое группой учёных из Исследовательского института имени Скриппс (The Scripps Research Institute, TSRI), предлагает новый взгляд на популярную теорию о зарождении жизни на планете Земля около четырех миллиардов лет назад. Биохимики сосредоточились на изучении гипотезы РНК-мира, согласно которой жизнь зародилась из молекул РНК (рибонуклеиновой кислоты — прим. ред.). В процессе эволюции отбирались колонии РНК молекул, которые приобретали сначала способность создавать более эффективные беловые ферменты, а затем способность хранить информацию в более надёжном носителе — ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты — прим. ред.). Однако исследователи предполагают, что в реальности РНК и ДНК развивались параллельно, а не последовательно. Результаты их работы опубликованы в научном журнале Angewandte Chemie.

«Даже если вы считаете, что гипотеза мира РНК является единственной верной, то вы не должны отвергать возможность существования вспомогательных молекул, которые способствовали дальнейшей эволюции молекул РНК, — отмечает Раманарайанан Кришнамурти, доцент кафедры Химии TSRI и один из ведущих авторов исследования. — Поэтому нельзя исключать вероятность параллельного совместного развития молекул РНК и ДНК в пользу сомнительного предположения о превращении РНК в ДНК путём невообразимых химических реакций в условиях до возникновения жизни на земле».

Взгляд назад во времени

Исследователи изучают гипотезу мира РНК уже на протяжении более 30 лет. Основная мысль этой гипотезы заключается в том, что ряд химических реакций привёл к образованию самовоспроизводящихся молекул РНК. Затем РНК начали образовывать колонии молекул, которые в процессе эволюции впоследствии приобрели способность синтезировать протеины и затем ферменты, напоминавшие ранние версии современных жизненно необходимых органических макромолекул. В конце концов, ферменты способствовали созданию ДНК на основе РНК, что привело к развитию более сложных организмов и в конечном итоге к современной жизни.

На первый взгляд молекулы РНК и ДНК очень похожи. Однако молекулы ДНК могут образовывать похожие на веревочную лестницу структуры (с азотистыми основаниями в качестве ступенек и рибозой — пятичленным сахаром — в качестве грядок), в то время как молекулы РНК образуют своеобразную половину верёвочной лестницы.

Однако некоторые исследователи считают, что если бы гипотеза мира РНК была верной, то к данному моменту уже были бы обнаружены гетерогенные цепочки из ДНК и РНК. Однако подобные соединения крайне нестабильны, что исключает вероятность существования промежуточного звена из «химерных молекул», содержащих одновременно ДНК и РНК.

Проблемы с нестабильностью связей между ДНК и РНК

Опубликованное исследование подтверждает значительную потерю устойчивости гетерогенной цепочки из смеси мономеров РНК и ДНК. «Химерная молекула» довольно быстро распадается, к тому же эти соединения не выдерживают конкуренции с молекулами, состоящими исключительно из ДНК, либо исключительно из РНК. Это также ставит под угрозу их способность хранить генетическую информацию и осуществлять репликацию (самовоспроизведение — прим. ред.).

«Мы были удивлены, увидев очень глубокое падение по параметру, который мы называем термическая стабильность», — сообщает Кришнамурти, который также является сотрудником Центра химической эволюции при Национальном научном фонде и Национальном агентстве по воздухоплаванию и исследованию космического пространства. Предположительно подобная неустойчивость химической связи возникает из-за разницы в структуре дезоксирибозы — сахара в молекуле ДНК — и рибозы — сахара в молекуле РНК.

Результаты этого исследования подтвердили полученные ранее профессором кафедры Химии и химической биологии в Гарварде, а также нобелевским лауреатом Джеком Шостаком данные, которые показали, что подобные молекулы теряют способность образовывать двуцепочечные молекулы.

Из-за этой нестабильности химеры в мире РНК, вероятно, вымерли бы в пользу более стабильных молекул РНК. Это отражает то, что ученые наблюдают в живых клетках любого организма: в случае если мономер РНК — рибонуклеотид — ошибочно присоединиться к дезоксирибонуклеотиду (мономеру ДНК), сложные системы ферментов сначала обнаружат, а затем поспешат исправить ошибку. Эволюция создала сложные живые системы, которые способствует сохранению более стабильных «однородных» молекул.

Подобных систем ферментов, скорее всего, не было ни во времена РНК-мира, ни во времена ранней эволюции ДНК, так что подобная замена могла оказать парализующее воздействие на способность молекул к репликации и к нормальному функционированию. «Переход от РНК к ДНК не был бы лёгким без существования механизмов, которые позволяли бы содержать их раздельно», — считает Кришнамурти.

Рассмотрение второй теории

Осознание этого факта заставило ученых рассмотреть альтернативную теорию: РНК и ДНК могли возникнуть параллельно и развиваться в тандеме. Кришнамурти подчеркивает, что его лаборатория является далеко не первой, кто предложил эту теорию, однако сделанные его группой выводы о нестабильности «химерных молекул» предоставили исследователям со всего мира  новые доказательства в пользу этой гипотезы.

Если обе эти молекулы появились и эволюционировали примерно в одно и то же время, то молекулы ДНК могли бы создать собственные однородные системы на ранних стадиях. Молекулы РНК также смогли бы развиваться, и впоследствии приобрели бы способность синтезировать ДНК, но только после того как эти молекулы пересеклись бы в одной системе.

Кришнамурти добавил, что пока ученые не знают точно, как зародилась жизнь. Однако благодаря пониманию обстоятельств эволюции на ранних этапах зарождения жизни исследователи получают более глубокое представление об основах биологии. Это в свою очередь может приводить к открытиям в самых различных сферах науки о жизни.

Источник фото: salon.com


Загрузка...
Комментарии для сайта Cackle
Отправить сообщение об ошибке?
Ваш браузер останется на этой же странице
Спасибо!