Результаты нового исследования, опубликованные в издании Nature Chemistry, позволили ученым-биохимикам, занимающимся проблемой происхождения жизни на нашей планете, выдвинуть гипотезу о том, что еще до возникновения первых примитивных организмов важнейшие молекулы нуклеиновых кислот ДНК и РНК могли возникать совместно, в виде смеси. Наиболее распространенная на сегодняшний день версия добиологической эволюции предполагает, что РНК как более простая молекула образовалась гораздо раньше.
Теория РНК-мира
Химически жизнь базируется на трех важнейших соединениях: ДНК, РНК и белках. ДНК сохраняет наследственную информацию, белки в составе клеток выполняют активную работу. РНК в общем случае является своего рода посредником, обеспечивая считывание и перенос информации, а также белковый синтез. И ДНК, и белок не могут функционировать друг без друга и без РНК.
Теория предбиологического «мира РНК» во многом опирается на многофункциональность этой молекулы: она способна служить и информационной матрицей, и проявлять, подобно белкам, каталитическую активность. Хотя в данном качестве РНК менее эффективна, на самых ранних стадиях эволюции этот недостаток вряд ли был критическим.
Согласно теории, молекулы ДНК и белки «включились» в биохимический процесс позже, и на некотором этапе произошло разделение функций важнейших для жизни веществ.
Изначально вместе?
Новая гипотеза основана на исследовании свойств одного из азотистых оснований, которое наряду с другими подобными соединениями, по-видимому, принимало участие в процессах зарождения жизни, – тиоуридина. Благодаря способности этого вещества в ходе некоторых химических реакций образовывать и РНК, и ДНК ученые предположили, что молекулы обоих типов могли появляться с определенной вероятностью изначально.
«Мы думаем, что РНК и ДНК сначала могли образовывать смесь, в которой наравне участвовали в ранней биохимической эволюции, – поясняет один из авторов работы, Раманараянан Кришнамурти, химик из Научно-исследовательского института Скриппса. – Позднее они стали выполнять разные функции в зависимости от того, насколько эффективны оказались в тех или иных процессах».
От проблем эволюции до перспектив биотехнологий
Если предположение биохимиков подтвердится, оно может послужить основой для создания новой модели зарождения жизни. Такая модель будет отличаться учетом большего количества факторов, совместное действие которых привело к появлению на Земле первых живых организмов.
Кроме того, новое понимание механизмов образования молекул нуклеиновых кислот, безусловно, будет способствовать развитию биотехнологий и стимулирует новые прорывные работы в области фундаментальной медицины и молекулярной генетики. Дальнейшие исследования покажут, насколько верна эта гипотеза.
