РНК-мир: мы на шаг ближе к доказательству возможности бионегеза (3 фото)

Белки не могли дать начало жизни на нашей планете — они не способны хранить и передавать информацию. ДНК может хранить информацию — но сама по себе не жизнеспособна: она не умеет воспроизводиться без посторонней помощи и вообще довольно неохотно вступает в реакции. Поэтому еще в 80-е годы XX века ученые предположили, что если жизнь и зародилась сама по себе, то она началась с РНК — молекулы, которая может и вступать в разнообразные реакции, и хранить генетический код.
Остается только доказать, что РНК могла появиться и начать воспроизводиться случайно, из «первичного бульона» — теплой воды и первых молекул на основе углеродных цепочек.
Синтезировать отдельные нити РНК — рибозимы — в лаборатории научились быстро. Несколько большую трудность представляла задача получить рибозимы с полимеразной активностью, то есть такие нити РНК, которые будут размножать другие рибозимы. Самые простые из них, умевшие удваивать короткие цепочки, удалось получить в начале 2000-х, и это стало огромным прорывом. Тогда биологи пришли к выводу, что изначально могло существовать два способа удлинения, усложнения цепи: за счет репликации коротких РНК при помощи рибозом с полимеразной активностью и за счет простой «сборки» из отдельных нуклеиновых оснований: аденина, гуанина, цитозина и урацила.

После того, как все необходимые для синтеза РНК процессы были завершены в лаборатории, нужно было сделать несколько более сложную вещь, а именно — экспериментально доказать, что в условиях древней Земли подобные реакции могли пойти сами по себе. И сегодня большая задача по воссозданию биогенеза стала на один огромный шаг ближе к завершению.
Сначала Карелл и его коллеги заметили, что молекула формамидопиримидина, играющая роль в восстановлении поврежденной ДНК, также вступает в реакции с образованием пурина. Тогда биологи начали подбирать условия, которые могли бы сложиться на Земле и в которых могла бы синтезироваться молекула пурина.
На первом этапе требовались только водород, кислотные остатки синильной кислоты и вода. Считается, что простая трехатомная синильная кислота была очень распространена на Земле в период перед возникновением жизни. В воде она легко реагирует и дает аминопиримидины, содержащие аминогруппу. Эти последние — очень химически активные вещества, что для ученых было скорее плохо — среди многих продуктов их реакций не все оказывалось нужного им пурина.

Нужно было оставить только один из всех разнообразных аминов. Оказалось, что для этого нужно всего лишь немного подкислить среду — а кислот на доисторической Земле тоже хватало — чтобы способным реагировать с другими веществами остался только аминопиримидин.
В прошлом году зонд Розетта высадился на комету Чурюмова-Герасименко и забрал пробы вещества, в котором обнаружили муравьиную кислоту и формамид. Оба эти вещества, вступая в реакцию с аминопиримидином и некоторыми другими веществами в изоблилии дают пурин.
Не все еще разгадано. Есть, например, такое противоречие: условия, необходимые для синтеза пуринов и пиримидинов, несколько различаются, а для образования РНК и те, и другие должны оказаться в одном месте в одно время. Работы еще много, но каждое экспериментальное подтверждение увеличивает вероятность биогенеза — и, может быть, однажды самозарождение жизни перестанет казаться нам удивительным, почти невозможным совпадением.