06/06/2023
Създадоха РНК, която еволюира самостоятелно. Вероятно така е възникнал животът на Земята
Учени откриха още доказателства, които подкрепят теорията, че животът на Земята е възникнал с помощта на РНК – те създадоха РНК, която може да се репликира, диверсифицира и да става все по-комплексна напълно самостоятелно.
Много преди да се зародят първите клетки в първичния бульон, на Земята съществува т.нар. химичен бульон, който е на път да се трансформира в нещо наистина невероятно. Тази тънка граница между сложна химия и еволюция на живота представлява ключов момент за появата на биологията. За съжаление, ние знаем изключително малко по този въпрос.
Сега експеримент, проведен от учени от Токийския университет, подкрепя хипотезата, че уникалните способности на РНК могат да обяснят как животът е възникнал преди милиарди години. Изследването обаче показва, че нещата вероятно не са се случили по начина, по който предполагаме.
Учените демонстрират как молекула, която днес продължава да играе ключова роля за оцеляването и възпроизвеждането на всяко едно живо същество, може да се превърне в една еволюираща система. Достатъчно е просто да работи в екип.
„Открихме, че единичният вид РНК се е развил в сложна система за репликация: репликаторна мрежа, включваща пет типа РНК с различни взаимодействия. Това от своя страна подкрепя предлагания от доста време насам сценарий за еволюционен преход“, казва еволюционният биолог Рио Мизуучи.
Животът е създаден от молекули, които могат да създават свои несъвършени копия. Това произвежда на практика неограничена популация от варианти, които могат (евентуално) да се задържат достатъчно дълго, че да се репликират.
Биолозите, които се опитват да разгадаят мистерията на произхода на живота, се стремят да открият кандидати, които могат да осъществят това репликиране, без да прибягват до помощта на силно специализирани органични материали (като ДНК или протеини).
От доста време насам РНК е може би най-обещаващият кандидат. Среща се из цялата биосфера, може да е съществувал в древната Земя (вследствие на небиологични процеси), може да запазва големи количества информация и функционира като динамична физическа единица.
Това означава, че РНК може потенциално да изгради структури, които физически да създадат нови молекули, които от своя страна да оформят още нови структури. Ако този процес е несъвършен, някои от репликиращите структури ще свършат своята задача по-бързо и по-ефективно от останалите и ще се превърнат в доминантната форма на РНК… поне докато не се появи нещо още по-добро.
Колкото и привлекателно да звучи тази идея, от десетилетия насам знаем, че самоизградените единици от отделни РНК молекули са твърде семпли и нестабилни. Т.е. подобен сценарий е неправдоподобен дори и за деоксигенираното ДНК.
Това обаче не означава, че множество щамове, работещи в екип, не могат да свършат същата работа. Няколко различни репликиращи единици, работещи на популационно ниво, могат да разрешат въпросния информационен проблем с лекота.
За да демонстрират, че този сценарий е възможен, учени създават различни репликатори чрез РНК, ДНК и дори протеини, които могат да си взаимодействат и да създават копия достатъчно бързо. Досега обаче нито една от тези молекулни структури не е ставала по-комплексна с течение на времето, което поставя под въпрос дали РНК може действително да еволюира.
За щастие, Мизуучи и неговият екип използват подходящите РНК молекули, за да създадат индивидуално репликиращи се молекули, които могат да си взаимодействат, за да съхраняват информация и да се променят с течение на времето. При това по начин, който им позволява да стават по-комплексни с всяко следващо поколение.
Условието е РНК-то да не се съревновава помежду си за ресурси, а да разчита едно на друго – ако отстраним дори само един РНК репликатор, останалите също ще изчезнат.
Макар и настоящото изследване да подкрепя сценария за т.нар. „РНК свят“, то не успява да докаже категорично, че преди милиарди години животът на Земята е възникнал именно по този начин. За тази цел ще ни трябват още доказателства от най-различни научни сфери – от геология до астрофизика.
Изследването е публикувано в Nature communications.
Източник: Science Alert
