«Мы давно пытаемся понять, насколько просто были устроены молекулы жизни в первые этапы ее зарождения, и изучаем то, как она приобрела способность эволюционировать. Проведенные нами опыты говорят о том, что это умение могло появиться даже у очень просто устроенных молекул РНК на первых этапах их химической эволюции», — заявил научный сотрудник Института Солка (США) Николаос Папаставру, чьи слова приводит пресс-служба организации.
Папаставру и его коллеги пришли к такому выводу в рамках эксперимента, в ходе которого ученые пытались воспроизвести процесс эволюции РНК-полимеразы — цепочки нуклеотидов, способной копировать саму себя или другие молекулы РНК с высоким уровнем точности. В прошлом ученые уже получали РНК-полимеразы при попытках воспроизвести их эволюцию, однако все они совершали большое число ошибок при копировании — примерно каждая пятая или шестая «буква» РНК копировалась ими неточно.
Биологам удалось значительно повысить точность работы РНК-полимеразы благодаря внесению точечных изменений в процесс «естественного отбора», который управлял эволюцией этих молекул. В результате этого всего за 18 раундов эволюции возникла новая молекула, которая отличалась от прошлых версий РНК-полимеразы всего на 10 мутаций, но при этом она совершала ошибку лишь на каждом девятом или десятом шаге копирования.
Последующие опыты с этой РНК-полимеразой, получившей имя 71−89, показали, что данная молекула способна считывать и копировать короткие цепочки нуклеотидов таким образом, что они не теряли своих функций через несколько десятков циклов эволюции, что происходило при работе «предшественников» данной цепочки РНК. Используя эту молекулы, Папаставру и его коллеги создали целое семейство молотообразных РНК-рибозим — коротких самокопирующихся цепочек РНК, которые некоторые вирусы используют для разрезания других РНК-молекул.
Подобные результаты опытов, как отмечают биологи, говорят в пользу того, что РНК-молекулы, способные копировать сами себя и другие цепочки нуклеотидов, появились на самых первых этапах эволюции жизни. Это говорит в пользу справедливости теории о «РНК-мире», предполагающей, что изначально жизнь была представлена РНК-молекулами, а белки и ДНК появились значительно позже, подытожили Папаставру и его коллеги.
О роли РНК в эволюции жизни
По общепринятой теории «РНК-мира», первые живые организмы на Земле были устроены совсем не так, как современные представители жизни. Роль белков и ДНК в них играли молекулы РНК, одновременно хранившие в себе генетическую информацию и ускорявшие различные химические реакции.
Впоследствии эти задачи на себя взяли два разных типа молекул, причины чего пока остаются загадкой для эволюционистов. В последние годы биологи и химики активно экспериментируют с различными короткими молекулами РНК и альтернативными буквами ДНК, пытаясь воспроизвести процесс зарождения жизни в лаборатории и понять, что заставило древнейших обитателей планеты перейти на новую форму хранения и записи информации.
