Исследователи из Токийского университета создали молекулу РНК, которая может не только воспроизводиться, но и "эволюционировать" в целый комплекс более сложных молекул. Это открытие может восполнить серьезный пробел в загадке происхождения жизни на Земле.

Молекулы РНК могут реплицироваться в процессе, подобном эволюции, что может иметь отношение к происхождению жизни, говорится в новом исследовании. Depositphotos

 

Происхождение жизни из неживой материи - одна из самых сложных загадок природы. Уже давно существует гипотеза, что РНК (рибонуклеиновая кислота) является своего рода предшественником ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Если эти простые молекулы существовали в "первобытном супе" ранней Земли, они вполне могли бы самостоятельно реплицироваться и диверсифицироваться в различные формы. По мере усложнения молекул они могли в конечном итоге привести к появлению клеток с молекулами ДНК, породив все формы жизни, которые мы видим сегодня.

Однако, каким бы логичным ни было такое объяснение, по-прежнему неизвестно, могут ли молекулы РНК эволюционировать подобным образом. В рамках нового исследования токийские ученые провели ряд экспериментов по долгосрочной репликации РНК.

В течение пяти часов при температуре 37 °C (98,6 °F) эксперты инкубировали молекулы РНК-репликазы в капельках воды, плавающих в масле. Затем раствор разбавлялся до 1/5 первоначальной концентрации, и добавлялись новые порции питательных веществ. Этот процесс повторялся в течение 240 циклов, что в общей сложности составило 1 200 часов эксперимента.

Молекулы РНК инкубировали в каплях воды при температуре 37 градусов Цельсия в течение 5 часов. Затем раствор разбавляли до одной пятой концентрации, используя новые капли, содержащие питательные вещества без РНК, и энергично перемешивали. Когда этот процесс повторялся несколько раз, возникали определенные мутации. Mizuuchi 2022; CC BY 4.0

 

В результате с течением времени  молекулы РНК мутировали и диверсифицировались.  В итоге единственный исходный "вид" разветвился на пять различных популяций, численность которых вначале колебалась, а затем стабилизировалась. Более того, между различными линиями возникла целая сеть взаимодействий, своего рода "сотрудничество", которое способствовало более эффективной репликации.

"Откровенно говоря, мы сомневались, что столь различные РНК могут эволюционировать и сосуществовать", - сказал Рё Мидзуути, соавтор проекта. В теории эволюции "принцип Гаузе" гласит, что два вида не могут устойчиво существовать в ограниченном пространстве, если рост численности ограничен одними и теми же ресурсами. То есть для устойчивого развития молекулы должны найти способ использовать различные источники питания. Но это всего лишь молекулы, поэтому мы задались вопросом, могут ли неживые химические формы самопроизвольно развивать такие инновации".

Несмотря на то, что эксперимент прошел успешно и показал потенциальную вероятность эволюции РНК до более сложных молекул, совершенно не обязательно, что именно так все и происходило в реальном мире. В будущем ученые планирует провести серию дополнительных экспериментов и более детально изучить, процессы вероятной эволюции РНК до более сложных форм и конструкций.

Исследование было опубликовано в журнале Nature Communications.

Источник: Токийский университет
https://www.nature.com/articles/s41467-022-29113-x
 https://www.u-tokyo.ac.jp/focus/en/press/z0508_00210.html

На днях компания Тесла уволила своего инженера за то, что он, выложил в сеть видео аварийной ситуации спровоцированной системой автоматического вождения Tesla Full Self-Driving (FSD).