На молодой Земле нашли молекулы-"повитухи"

Один из вариантов сворачивания молекулы РНК. Изображение с сайта uic.edu

Ученые предложили механизм, объясняющий, как на молодой Земле могли образоваться молекулы РНК, которые, в свою очередь, помогали в синтезе других, более сложных молекул. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences. Его краткое изложение приводит New Scientist.

Многие современные биологи полагают, что первыми сложными органическими молекулами, которые появились на планете, были не молекулы ДНК, а молекулы РНК. Они во многом похожи по структуре, однако РНК являются более гибкими и, в отличие от ДНК, способны сворачиваться в сложные структуры. Некоторые из таких структур обладают свойствами катализаторов и могут стимулировать синтез других молекул.

Одно из слабых мест этой теории - вопрос о формировании самых первых молекул РНК, которым не помогали "рождаться" другие молекулы. Цепи РНК (и ДНК) состоят из отдельных "кирпичиков" - нуклеотидов. До сих пор все попытки получить цепочки РНК из отдельных нуклеотидов в лаборатории без добавления ферментов (неважно, белковой или РНКовой природы) заканчивались неудачей - когда длина цепи достигала от 3 до 6 нуклеотидов, цепь замыкалась в кольцо.

Авторы новой работы предположили, что на молодой Земле могли существовать молекулы-"повитухи", которые встраивались между соседними нуклеотидами. Пространственная конформация цепей РНК с "повитухами" способствовала тому, что две цепи закручивались друг вокруг друга в двойную спираль. В таком виде цепи не могли замкнуться в кольцо и продолжали расти. Все эти процессы происходили в небольших лужицах. Когда концентрация молекул-"повитух" в лужицах падала (например, после дождя), они отсоединялись от РНК. Некоторые из освободившихся длинных цепей сворачивались таким образом, что приобретали каталитические свойства и облегчали синтез новых молекул.

Ученые попытались проверить свою гипотезу в лаборатории. Исследователи добавляли в раствор, содержащий свободные нуклеотиды, бромистый этидий - молекулу, способную встраиваться между нуклеотидами в цепях. Оказалось, что после добавления этидия в растворе образовывались относительно длинные цепи, а не короткие кольца. Правда, ученые работали не с РНК, а с ДНК, но, по их словам, в случае РНК принцип также должен выполняться.

Молекулы, структура которых напоминает сложную структуру бромистого этидия, могли попасть на Землю при метеоритной бомбардировке. Подтверждением такой версии может служить обнаружение на метеоритах следов весьма сложных молекул.

В последнее время гипотеза о первенстве РНК - так называемая гипотеза мира РНК - набирает популярность у специалистов. Недавно исследователи смогли в лаборатории получить частичку этого мира - отдельный рибонуклеотид.