Первые живые молекулы на Земле могли быть смесью ДНК и РНК

Richard Kail/Science Photo Library/Getty Images

Ученые из США выяснили, что диамидофосфат мог сыграть важную роль в появлении первых цепочек РНК и ДНК, которые затем могли слипнуться и стать первыми самореплицирующимися молекулами на планете. Исследование опубликовано в журнале Angewandte Chemie.

Диамидофосфат (DAP) — это простое соединение, которое, вероятно, появилось на Земле задолго до появления жизни. Нынешнее открытие ученых стало последним в серии исследований, которые указали на возможность того, что ДНК и РНК образовались как продукты аналогичных химических реакций и что первые живые организмы на Земле возникли из их смеси. «Это открытие является важным шагом к разработке подробной химической модели того, как первые формы жизни возникли на Земле», — прокомментировал руководитель исследования, сотрудник Научно-исследовательского института Скриппса Раманараянан Кришнамурти. Ученые отмечают, что их открытие ставит под сомнение гипотезу мира РНК, доминировавшую в науке последние десятилетия. Она гласит, что первые живые организмы были основаны на РНК, а ДНК появилась позднее.

Авторы исследования давно сомневались в этой гипотезе. Они полагали, что молекулы РНК могли быть слишком «липкими», чтобы самореплицироваться. РНК может притягивать к себе своего рода «строительные блоки». Но проблема в том, что если присоединяет к себе что-нибудь РНК успешно, то отделяет она уже не так хорошо. Современные организмы производят ферменты, которые могут заставить двойниковые цепи РНК или ДНК идти разными путями, тем самым обеспечивая репликацию, но неясно, как это могло быть сделано в мире, где ферментов еще не существовало.

И недавно, в предыдущих работах, авторам удалось показать, что «химерные» молекулярные цепи, которые являются частью ДНК и частью РНК, могли бы обойти эту проблему. Это возможно потому, что они могут шаблонизировать комплементарные цепи менее липким способом, что позволяет им относительно легко разделяться. Также ученые недавно показали, что рибонуклеозидные и дезоксинуклеозидные строительные блоки могли возникнуть в условиях ранней Земли. Кроме того, ученые показали, что DAP мог сыграть решающую роль в модификации рибонуклеозидов и соединении их вместе в первые цепи РНК. Новое исследование показывает, что DAP в аналогичных условиях мог сделать то же самое с ДНК.

«К нашему удивлению, мы обнаружили, что использование DAP для реакции с дезоксинуклеозидами работает лучше, когда их цепочка состоит не из одного и того же вещества, например исключительно из тимина, а из смеси разных “букв” — A и T, или G и C — прямо как в настоящей ДНК», — рассказал другой автор исследования, Эдди Хименес. Ученые отмечают, что теперь они могут изучить, какие химерные молекулы могли бы появиться в тех условиях и могли ли они самореплицироваться и развиваться.

Результаты исследования открывают путь для новых, более обширных исследований того, как самовоспроизводящиеся смеси ДНК-РНК появились, развивались и распространялись по нашей планете, став предками всех современных живых существ. Кроме того, результаты исследования могут найти практическое применение в химии и биологии.

Понравился материал? Добавьте Indicator.Ru в «Мои источники» Яндекс.Новостей и читайте нас чаще.