Протягом десятиліть ** гіпотеза «світу РНК» служила основним поясненням того, як зародилося життя. Вона передбачає, що до появи складного взаємодії ДНК і білків прості молекули РНК виступали одночасно і ролі «креслення», й у ролі «двигуна» життя. Однак залишалася серйозна наукова перешкода: як такі складні молекули, що самокопіюються, могли спонтанно виникнути з хаотичного «первинного бульйону» без будь-якої зовнішньої допомоги?
Нове дослідження дало потенційну відповідь, виявивши напрочуд малу і просту молекулу РНК, здатну виконувати найскладніші етапи самореплікації.
Прорив: знайомтеся, QT45
Група вчених під керівництвом Лабораторії молекулярної біології Медичної дослідницької ради (MRC) ідентифікувала специфічну молекулу РНК, що отримала назву Quite Tiny 45 (QT45). На відміну від масивних, створених у лабораторії ланцюгів РНК, що використовувалися в попередніх дослідженнях, QT45 досить мала і проста, щоб її формування у ранніх умовах Землі було цілком реалістичним.
QT45 є полімеразний рибозим — тип РНК, який функціонує подібно до ферменту. У сучасній біології ферменти (зазвичай білки) виступають у ролі каталізаторів, що прискорюють хімічні реакції. Однак QT45 виконує цю роль, використовуючи виключно РНК.
Як це працює
Хоча QT45 ще не досягла бездоганного, безперервного циклу самореплікації, вона освоїла два найважливіші компоненти процесу:
1. Копіювання матриці: вона здатна створювати «дзеркальне відображення» (комплементарний ланцюг) самої себе.
2. Синтез: вона може використовувати це дзеркальне відображення як матриця для створення нової версії вихідної молекули.
Довівши, що ці два різних етапи можуть виконуватися однією-єдиною малою молекулою, дослідники подолали величезну прогалину у нашому розумінні того, як біологічні «інструкції» могли «написати» самі себе.
Від випадкового хаосу до функціонального життя
Щоб знайти QT45, вчені не збирали її «згори донизу», а шукали «знизу догори». Вони створили спеціалізовані, екстремально холодні рідкі середовища, що містять один трильйон випадкових коротких послідовностей РНК.
Шляхом багаторазових раундів тестування вони виявили ту саму специфічну комбінацію, яка мала здатність з’єднувати будівельні блоки РНК. Після оптимізації QT45 продемонструвала разючу здатність: протягом 72 днів вона могла синтезувати себе і навіть створювати інші матриці РНК зростаючої складності.
«Виявлення маленької РНК робить ідею у тому, що самореплицирующаяся РНК виникла спонтанно, набагато ймовірнішою», — каже біохімік Едоардо Джанні.
Чому це важливо для Всесвіту
Це відкриття не просто заповнює прогалину в біологічній історії Землі; воно змінює наш погляд на астробіологію.
Якщо життя може виникати з відносно простих, малих молекул у результаті спонтанних хімічних процесів, то статистична ймовірність появи життя інших куточках Всесвіту значно зростає. Розуміючи точний «рецепт», який дозволив РНК запустити життя на Землі, вчені зможуть ефективніше шукати подібні хімічні ознаки на далеких місяцях та планетах.
Шлях вперед
Це відкриття – не фінальний розділ. В даний час процес протікає повільно та виробляє відносно невелику кількість речовини. Наступний етап досліджень буде зосереджений на:
– Збільшення швидкості процесу реплікації.
– Підвищенні виходу синтезованої РНК.
– Замикання циклу для досягнення повністю автономного, безперервного циклу реплікації без втручання людини.
Висновок: Відкриття QT45 є необхідним доказом концепції гіпотези «світу РНК», демонструючи, що фундаментальні будівельні блоки життя могли виникнути внаслідок простих дрібномасштабних хімічних реакцій.
