Появляется все больше доказательств того, что жизнь на Земле началась не только с РНК

Вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле, продолжает интересовать ученых, но заглянуть на миллиарды лет в прошлое не так-то просто. Теперь появляется все больше доказательств относительно новой гипотезы зарождения жизни: очень точное сочетание РНК и ДНК.

РНК и ДНК определяют генетический состав всего живого, причем ДНК выступает в качестве генетического чертежа, а РНК - в качестве считывателя или декодера. Долгое время считалось, что РНК появилась на Земле первой, а ДНК развилась позже, но все больше фактов указывают на то, что они могли появиться одновременно и оба участвовали в зарождении жизни на планете.

Исследование 2021 года подтвердило эту идею, объяснив, как простое соединение диамидофосфат (DAP) - которое, возможно, появилось еще до возникновения жизни на Земле - может связывать строительные блоки ДНК, называемые дезоксинуклеозидами, в основные нити ДНК. 

"Эта находка - важный шаг на пути к созданию подробной химической модели того, как первые формы жизни зародились на Земле", - заявил химик Раманараянан Кришнамурти из Scripps Research в Калифорнии в январе 2021 года.

Результаты исследования подтверждают идею о том, что ДНК и РНК образовались в результате одних и тех же химических реакций в начале зарождения жизни на нашей планете, и что первые самовоспроизводящиеся молекулы могли быть смесью обеих нуклеиновых кислот, а не только РНК, как предполагается в более известной гипотезе "мира РНК".

Одна из главных проблем, связанных с идеей о том, что только РНК дала начало жизни на Земле, заключается в том, как РНК смогла пройти через необходимый процесс самовоспроизведения - для расщепления РНК обычно требуются ферменты, которые развились после РНК.

Из того, что мы знаем на данный момент, кажется, что РНК помогла в создании жизни - и последние эксперименты показывают, что это вполне могла быть ДНК, создавшая "химерные" молекулярные нити, которые могут разделяться легче, чем РНК.

Серия лабораторных тестов, проведенных исследователями, смоделировала то, что могло произойти до зарождения жизни на Земле, и показала, как DAP мог реально сформировать базовую ДНК точно так же, как РНК может образоваться из химических строительных блоков.

"К нашему удивлению, мы обнаружили, что использование DAP для реакции с дезоксинуклеозидами работает лучше, когда дезоксинуклеозиды не все одинаковые, а представляют собой смесь различных букв ДНК, таких как A и T, или G и C, как в настоящей ДНК", - говорит химический биолог Эдди Хименес из Scripps Research.

Возможно, мы никогда не узнаем наверняка, помогла ли ДНК РНК сформировать первые формы жизни на нашей планете, учитывая, что это произошло миллиарды лет назад, но наше понимание этих процессов продолжает развиваться.

Исследование полезно не только с точки зрения того, как оно связано с происхождением жизни - понимание взаимоотношений РНК и ДНК может иметь целый ряд применений в современной химии и биологии.

"Теперь, когда мы лучше понимаем, как первобытная химия могла создать первые РНК и ДНК, мы можем начать использовать ее на смеси рибонуклеозидных и дезоксинуклеозидных строительных блоков, чтобы увидеть, какие химерные молекулы образуются - и могут ли они самовоспроизводиться и эволюционировать", - сказал Кришнамурти.

Исследование было опубликовано в журнале Angewandte Chemie.