Первые живые системы на Земле могли получать энергию и строительный материал для самовоспроизведения благодаря гораздо более эффективным РНК-ферментам, чем считалось до сих пор. К такому выводу пришли исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диего, создавшие новую версию рибозима — молекулы РНК, способной выполнять функции фермента. Результаты работы опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Сто триллионов вариантов ради одной молекулы
Согласно одной из ведущих гипотез происхождения жизни, ранняя биология существовала в так называемом «РНК-мире», когда молекулы РНК одновременно хранили информацию и катализировали химические реакции. Для размножения таким системам требовался гуанозинтрифосфат (ГТФ) — один из основных компонентов, необходимых для синтеза новых цепочек РНК.
Американские ученые создали библиотеку примерно из 100 триллионов мутировавших рибозимов и поместили их в микроскопические водно-масляные нанокапли. Такой подход позволил отобрать варианты, наиболее эффективно производящие ГТФ из химических веществ, которые могли существовать на доисторической Земле.
Когда энергия превращается в самовоспроизведение
Лучшие из полученных рибозимов оказались примерно в 10 раз продуктивнее своих предшественников. Вырабатываемого ими количества ГТФ уже достаточно для запуска полимеризации РНК — процесса, при котором отдельные молекулярные блоки соединяются в длинные цепочки. Именно такие реакции считаются критически важными для появления первых самовоспроизводящихся систем.
Особый интерес вызвал источник энергии. Исследователи показали, что рибозимы способны использовать полифосфат — соединение, которое многие ученые считают реалистичным источником энергии на ранней Земле. Таким образом удалось связать получение энергии с синтезом РНК в единую метаболическую цепочку.
По словам руководителя исследования Ульриха Мюллера, работа стала важным шагом к лабораторному воспроизведению древнего этапа эволюции, когда жизнь полностью зависела от РНК.
Концепция «РНК-мира» предполагает, что РНК появилась раньше ДНК и белков и выполняла сразу несколько функций живых систем.
Самые древние следы жизни на Земле датируются возрастом более 3,7 млрд лет, хотя точная дата ее возникновения остается предметом научных споров.
В мае 2026 года другая группа ученых сообщила, что микроорганизмы более 3 млрд лет назад уже использовали редкий металл молибден для жизненно важных биохимических реакций.
Цианобактерии существуют на Земле уже как минимум 2,8 миллиарда лет. Недавно этим ветеранам биологии предложили включиться в битву за урожай.
Источник: hi-tech.mail.ru