Критичний момент зародження життя на Землі відтворили у лабораторії: на що він схожий

Відтворивши ймовірні умови нашої новонародженої планети, хіміки з'єднали РНК та амінокислоти — надважливий перший крок, який зрештою призвів до поширення живих організмів, що населяють сьогодні нашу планету. Дослідники вважають, що ці експериментальні умови можуть дати важливі підказки про походження одного з найважливіших біологічних взаємозв'язків: взаємозв'язку між нуклеїновими кислотами й білками, пише Science Alert.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Зародження життя на Землі

За словами співавтора дослідження, хіміка Метью Паунера з Університетського коледжу Лондона, життя сьогодні використовує неймовірно складну молекулярну машину рибосому — для синтезу білків. Для цього механізму потрібні хімічні інструкції, записані в матричній РНК, яка переносить послідовність генів із ДНК клітини в рибосому. Далі рибосома, подібно до конвеєра на заводі, зчитує цю РНК і зв'язує амінокислоти одну за одною, створюючи білок.

Команда завершила першу частину цього складного процесу, використовуючи дуже прості хімічні реакції у воді з нейтральним pH для зв'язування амінокислот з РНК. Ця хімія має спонтанний, вибірковий характер і могла виникнути на ранній Землі.

Уже відомо, що життя, мабуть, вирвалося з первозданної земної рідини — зрештою. Однак досі вчені не впевнені в тому, як саме це сталося. Одна з провідних теорій розглядає РНК як самовідтворювану нуклеїнову кислоту, яка здатна каталізувати інші хімічні реакції завдяки своїй здатності виконувати механічну роботу. Ця теорія відома як "гіпотеза світу РНК".

Роль РНК у зародженні життя на Землі

Білки, як відомо, не здатні до самовідтворення, а інструкції щодо точної послідовності амінокислот закодовані в послідовностях нуклеїнових кислот, таких як РНК. Простими словами, попри те, що білки відіграють важливу роль у багатьох біологічних процесах, молекули нуклеїнових кислот служать найважливішим інгредієнтом для їхнього синтезу.

І все ж, це означає, що двом молекулярним компонентам необхідно було знайти спосіб з'єднатися у вологих умовах ранньої Землі. За словами Паунера, життя на нашій планеті засноване на здатності синтезувати білки — вони є ключовими функціональними молекулами життя. Саме тому розуміння походження синтезу білка має основоположне значення для розуміння походження життя.

У новому дослідженні вчені зробили величезний прорив у цьому питанні, що показує, як саме РНК могла вперше стати регулятором синтезу білка. Зазначимо, що раніше було безліч спроб відтворити природне злиття амінокислот і РНК. Вчені дійшли висновку, що цей процес вимагає високоенергетичного посередника, а деякі високореакційноздатні молекули не підходять для цієї мети, оскільки вони схильні розпадатися у воді, що призводить до того, що амінокислоти реагують одна з одною, а не з РНК.

Зародження життя на Землі відтворили в лабораторії

Команда під керівництвом хіміка Джоті Сінгха з Університету коледжу Лондона звернулася до біології: як посередника використовували тіоефір. Ця високоенергетична і високореакційноздатна сполука містить вуглець, кисень, водень і сірку — чотири з шести елементів, що вважаються життєво важливими для життя.

Уже відомо, що тіоефіри відіграють важливу роль посередника в деяких біологічних процесах і, як вважається, в достатку були присутні в "первинному органічному бульйоні" Землі. Деякі вчені вважають, що їхнє поширення передувало появі світу РНК, що відомо як гіпотеза світу тіоефірів.

Команда змоделювала власний "органічний бульйон" ранньої Землі та виявила, що тіоефір схоже забезпечував зовнішню енергію для зв'язування амінокислоти з РНК. Автори дослідження сходяться на думці, що цей вельми значний прорив насправді гармонійно поєднує дві гіпотези: "світ РНК" і "світ тіоефірів".

Утім, учені визнають, що ми все ще далекі від детального і всеосяжного розуміння походження життя. Нове дослідження показує, що ці компоненти можуть об'єднуватися з високоенергетичним посередником, далі вчені планують з'ясувати, чи буде РНК переважно зв'язуватися з певними амінокислотами.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що нові докази старої теорії зародження життя на Землі: що принесло ключові компоненти.

Раніше Фокус писав про те, що доведеться переписати підручники: вчені стверджують, що життя на Землі зародилося інакше, ніж ми думаємо.