Модель «почти оптимального» генетического кода
Исследователи создали модель, объясняющую сложности происхождения жизни. Их работа, опубликованная в Journal of the Royal Society Interface, проливает свет на то, как сигнализация РНК, вероятно, развилась в современный «генетический код».
«Наша модель показывает, что сегодняшний генетический код, вероятно, стал результатом комбинации сил отбора и случайности», — пояснил Джастин Джи, ведущий автор статьи и докторант Медицинской школы Нью-Йоркского университета.
Исследователи стремились объяснить состав генетического кода, который позволяет с высокой специфичностью строить белки из аминокислот на основе информации, хранящейся в геноме РНК или ДНК. Этот процесс трансляции между нуклеиновыми кислотами и аминокислотами загадочным образом универсален: один и тот же код используется всеми организмами от бактерий до человека. При этом генетический код почти, но не полностью, оптимален в том, насколько «хорошо» он определяет конкретные аминокислоты для конкретных последовательностей нуклеиновых кислот.
Чтобы ответить на вопрос, как такой почти оптимальный код стал универсальным, учёные создали модель эволюции генетического кода, в которой конкурировали за выживание множественные «транслирующие» РНК и «геномные» РНК. Транслирующие РНК могли связывать аминокислоты на основе информации, хранящейся в геномной РНК, но с разным уровнем специфичности.
Компьютерное моделирование взаимодействий РНК показало два ключевых явления:
- Транслирующим и геномным РНК было необходимо организоваться в клетки, что помогало координировать код между ними.
- Силы отбора привели к доминированию в популяции одного набора транслирующих РНК.
Таким образом, появление единого, универсального, почти оптимального кода стало естественным результатом модели. Эти результаты сохранялись при реалистичных условиях, таких как длина белков и скорость мутаций, вероятно существовавших в древнем мире РНК.
«Самые элегантные идеи в этой статье — это довольно очевидные следствия хорошо изученной модели, основанной на играх отправителя и получателя, — отметил старший автор статьи Бад Мишра. — И всё же результаты по-прежнему удивительны, поскольку они предполагают, например, что белки, самые ценные молекулы в биологии, могли иметь происхождение как нежелательный токсичный мусор».