Происхождение жизни: смена парадигмы
Новая концепция химиков из LMU под руководством Томаса Карелла предполагает, что именно новый молекулярный вид, состоящий из РНК и пептидов, запустил эволюцию жизни в более сложные формы.
Согласно гипотезе «мира РНК», сформулированной Уолтером Гилбертом в 1986 году, короткие молекулы РНК, способные кодировать генетическую информацию и, теоретически, к самовоспроизведению, могли стать основой для последующей эволюции. Однако у этой гипотезы есть проблемы: РНК — хрупкая молекула, и неясно, как произошло её соединение с миром белков.
Группа Карелла, опубликовавшая статью в Nature, обнаружила возможный механизм этой связи. Ключевую роль играют неканонические нуклеозиды — более 120 модифицированных «молекулярных ископаемых» в составе РНК, не кодирующих информацию, но важных для её функционирования.
Исследователи выяснили, что некоторые из этих древних нуклеозидов в составе РНК могут «украшать» себя отдельными аминокислотами или даже небольшими пептидными цепочками, если те присутствуют в растворе. В результате образуются химерные РНК-пептидные структуры, в которых аминокислоты и пептиды могут вступать в реакции, формируя всё более крупные и сложные пептиды.
«Таким образом, мы создали в лаборатории РНК-пептидные частицы, которые могли кодировать генетическую информацию и даже формировали удлиняющиеся пептиды», — говорит Томас Карелл.
Древние нуклеозиды действуют как ядра в РНК, формируя основу для роста длинных пептидных цепей. На некоторых цепях РНК пептиды росли сразу в нескольких точках.
«Возможно, никогда не было чистого мира РНК, но РНК и пептиды сосуществовали с самого начала в общей молекуле», — отмечает Карелл.
Это означает, что концепцию «мира РНК» следует расширить до концепции «мира РНК-пептидов», где РНК и пептиды взаимно поддерживали эволюцию друг друга. РНК медленно развивалась во всё более совершенный катализатор связывания аминокислот. Эволюционным итогом этого симбиоза стала рибосома — сложнейшая РНК-машина, которая и сегодня связывает аминокислоты в пептидные цепи в каждой клетке.
«Мир РНК-пептидов решает проблему курицы и яйца. Новая идея создаёт основу, на которой происхождение жизни постепенно становится объяснимым», — заключает Томас Карелл.