Як будівельні блоки життя поєдналися, щоб породити перші організми? Це одне з найдавніших питань у біології, і вчені щойно отримали важливу відповідь.
У новому дослідженні, опублікованому в журналі Nature, група біологів продемонструвала, як молекули РНК та амінокислоти можуть поєднуватися за допомогою суто випадкових взаємодій, утворюючи білки — невтомні молекули, необхідні для виконання практично всіх функцій клітини.
Білки не реплікуються, а створюються всередині складної молекулярної машини клітини, яка називається рибосомою, на основі інструкцій, що передаються РНК. Це призводить до проблеми курки та яйця: клітини не існували б без білків, але білки виробляються усередині клітин. Тепер ми отримали уявлення про те, як могли утворюватись білки до появи цих біологічних фабрик, що дозволило поставити на місце важливий фрагмент головоломки.
"Ми завершили першу частину цього складного процесу, використовуючи дуже прості хімічні реакції у воді з нейтральним pH для зв'язування амінокислот з РНК", - заявив співавтор дослідження Метью Паунер, хімік з Університетського коледжу Лондона, у заяві про роботу. "Ці хімічні реакції спонтанні, вибіркові й могли виникнути на ранній Землі".
Результати, додав він, показують, як "РНК, можливо, вперше почала контролювати синтез білка".
Амінокислоти існують на нашій планеті набагато довше життя. Ми навіть виявили амінокислоти — а також усі п'ять основних компонентів ДНК та РНК, які називаються нуклеотидами, — у зразках астероїдів, здобутих безпосередньо з космосу.
Однак цікаво, що амінокислоти не так легко зв'язуються одна з одною; щось має запустити хімію, яка забезпечує життя у тому вигляді, в якому ми його знаємо.
Щоб з'ясувати, що це можливо, дослідники зосередилися на реактивній молекулі під назвою пантетеїн, яка вже відома своєю ключовою роллю в метаболізмі. У попередньому дослідженні дослідники виявили, що ці сполуки, ймовірно, були у великій кількості в озерах ранньої Землі.
Коли вони змішали рідку суміш пантетеїну та амінокислот, команда виявила, що амінокислоти реагують з цією сполукою, утворюючи іншу хімічну речовину, яку називають аміноацилтіолом. Вони також продемонстрували, що цей тіол у поєднанні з вільно рухомою РНК у воді з нейтральним pH запускає реакцію, яка переносить амінокислоти в РНК, пов'язуючи їх.
"У сценарії, де є амінокислоти, молекули РНК, а також тіоли - молекули сірки, - я думаю, що такий процес практично неминучий", - сказав Паунер газеті Washington Post.
Проблема в тому, що, наскільки нам відомо, пантетеїн, критично важливий для всього цього процесу, не міг бути виявлений у досить високих концентраціях у первинних океанах Землі, де, на думку багатьох вчених, могло зародитися життя, він був виявлений тільки в невеликих прісноводних водоймах, де він був би менш розбавлений. Нік Лейн, хімік з Каліфорнійського університету в Лондоні, що спеціалізується на походження життя і не брав участі в дослідженні, попередив журнал Science, що ланцюжки амінокислот, що утворюються, випадкові й хаотичні, на відміну від упорядкованих структур, створюваних рибосомами.
"Вони досі не розв'язали цю проблему", - заявив він журналу.
Але дайте цим хімічним речовинам мільярди років, щоб вони могли пострибати, і тоді може статися все, що завгодно.
Джерела: Phys.org, Washington Post
