Химики показали, что первые протоорганизмы могли без труда копировать свой генетический материал. В этом им помогали особые РНК-молекулы – одну из них ученые получили в ходе искусственной эволюции в пробирке.
Результаты исследования, проведенного американскими специалистами из Исследовательского института Скриппса, опубликованы в свежем выпуске журнала Nature.
Считается, что жизнь зародилась в результате действия рибозимов – молекул РНК, которые несли не только генетическую, но и ферментативную функцию и могли копировать сами себя (в живых клетках для этого используются особые белки). Однако в этой теории заключался серьезный пробел, связанный с хиральностью (асимметричностью) нуклеотидов – «букв», из которых состоит РНК.
Дело в том, что практически вся РНК в современных живых организмов построена на основе «правосторонних» d-нуклеотидов. Поэтому если рибозим пытается копировать себя и встраивает в синтезируемую последовательность РНК «левосторонний» l-изомер, это приводит к сбою. Поскольку среда, где зарождалась жизнь, была насыщена как d-, и так l-нуклеотидами, то такие ошибки могли возникать постоянно, делая невозможным самовоспроизведение рибозимов.
Однако авторы статьи показали, что раньше существовали рибозимы, способные справляться с проблемой хиральности. Они получили короткую РНК-молекулу, состоящую из 83 d-нуклеотидов и способную выстраивать свою копию из l-нуклеотидов. В свою очередь, эта l-копия заново создает рибозим из d-нуклеотидов и так без конца. При этом наличие в растворе одновременно и l-, и d-нуклеотидов процессу не мешает.
Примечательно, что молекула была выявлена с помощью искусственной эволюции. Ученые поместили в пробирку квадриллион «правосторонних» РНК-молекул и добавили к ним l-изомеры, а затем провели десять циклов их копирования. В результате «выжили» только те рибозимы, которые смогли приспособиться к наличию нуклеотидов сразу двух хиральностей.
По словам ученых, предшественниками живых организмов могли быть молекулы, похожие на полученный ими рибозим. В ходе дальнейшей эволюции РНК на основе d-нуклеотидов окончательно стала стандартом для всей жизни на Земле.
