Какие типы нуклеиновых кислот существовали до РНК и ДНК?

Программное обеспечение для генерации структур позволило учёным начать исследование типов нуклеиновых кислот, которые могли существовать до, одновременно или даже вместо рибонуклеиновой кислоты (РНК) и ДНК.

РНК считается первичной молекулой, и понимание её происхождения имеет ключевое значение для понимания происхождения жизни. Однако до сих пор ни одно исследование не смогло получить РНК в «одногоршечной» реакции из более простых исходных материалов.

Учёные под руководством Хендерсона Джеймса Кливеса II из Института наук о Земле и жизни (ELSI) Токийского технологического института сгенерировали и изучили все возможные изомеры рибонуклеозидов РНК. Их цель — определить положение РНК в её «пространстве структур» — количестве возможных молекулярных структур при заданных определяющих параметрах.

Результаты исследования

Используя ПО для генерации структур, команда обнаружила 227 различных изомерных структур, а также множество более простых аналогов, которые потенциально могли служить строительными блоками для РНК-подобных молекул. Структуры отбирались по критериям:

• Стабильность в определённых условиях (умеренные pH и температура).
• Наличие как минимум двух функциональных групп, позволяющих мономерам образовывать более сложные линейные полимеры.

Значение и выводы

Результаты показывают, что РНК, возможно, конкурировала с множеством других структур, прежде чем стать центральной молекулой в биологии. Подавляющее большинство из 227 структур ранее не исследовались, и их способность выполнять функции генетического наследования неизвестна.

Исследование предполагает, что РНК могла конкурировать с большим количеством альтернативных нуклеиновых кислот в ходе биологической эволюции. Это ставит под сомнение представление о РНК как об уникальной молекуле в своём «пространстве структур» на ранних этапах жизни на Земле. Учёные призывают к дальнейшим исследованиям в этой области.