«Хотите, думайте о божественном вмешательстве»

Химики в лаборатории создали модель образования клеточной жизни на Земле четыре миллиарда лет назад, то есть почти сразу после того, как Земля стала полноценной планетой. Но то, каким образом вообще могли образоваться молекулы РНК, столь важные для появления биологических клеток, остается непонятным.

Исследователи из Университета штата Пенсильвания (США) взяли за основу общепринятую с конца прошлого века гипотезу о том, что геном у живых существ, то есть их дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), появился существенно позже, чем рибонуклеиновая кислота (РНК), которая сегодня выполняет функции прораба, изготавливающего белки по лекалам, хранящимся в ДНК, а до того выполняла и функцию хранилища генетической информации. Однако в этой гипотезе есть несколько загадок. Так, непонятно было, каким образом молекулы РНК могли собираться вместе, в плотные пакеты.

«Это одна из главных загадок мира РНК, – утверждает один из авторов исследования, опубликованного в Nature Chemistry, профессор химии Филип Бевилаква. – Для появления жизни недостаточно существования этих молекул, они должны были собираться в группы и не рассасываться.

Объяснение достаточно простое – молекулы РНК должны были находиться достаточно близко друг к другу, чтобы между ними происходили необходимые химические реакции.

И эти «РНК-пакеты» должны были быть достаточно плотными и занимать небольшое пространство, представляя собой некий аналог современных клеток».

Чтобы понять, как все происходило на самом деле, ученые использовали растворы «неживых» полимеров – полиэтиленгликоль и декстран, в которых молекулы, подобные РНК, могут собираться вместе, создавая локальные концентрации. Насыщая молекулами РНК такие растворы, они обнаружили, что в декстране они объединялись настолько плотно, что между ними начинали происходить химические реакции. Было обнаружено, что чем плотнее упаковывались молекулы РНК, тем интенсивнее шли эти реакции, причем их скорость в зависимости от плотности могла возрастать до семидесяти раз. И, что самое главное, они собирались при этом в сгустки, напоминающие сегодняшние клетки, даже не имея ограничивающих мембран. Ученые обнаружили также, что чем длиннее были цепочки РНК в растворах декстрана, тем в более плотные сгустки они собирались.

Конечно, вряд ли четыре миллиарда лет назад молекулы РНК собирались вместе благодаря именно декстрану.

Ученые просто показали механизм, благодаря которому те получали возможность взаимодействовать между собой, чтобы потом, гораздо позже, образовать живую клетку.

Остается, правда, еще одна тайна, связанная с происхождением мира РНК, так на сегодня и не раскрытая. И, возможно, это самая главная тайна происхождения жизни. Заключается она в том, что мы до сих пор не знаем, каким образом вообще могли образоваться эти молекулы. Лет десять назад эту проблему сформулировал академик Александр Спирин, заявив, что для создания РНК случайным образом потребовалось бы время, намного превышающее время жизни Вселенной, если считать от Большого взрыва.

«Вопрос не в том, как из нуклеотидов могли сложиться первые РНК, – говорит он, – а в том, как могли появиться сами нуклеотиды.

Я два года пытался разобраться в этой проблеме и в конце концов пришел к выводу, что синтез нуклеотидов невозможен ни при каких условиях – тех, которые мы знаем.

Единственное, что остается предположить, что они возникли каким-то неведомым нам образом. Пожалуйста, хотите – думайте о божественном вмешательстве, но это для нас непривычно, а хотите, так просто отделывайтесь фразой о том, что условия в космосе настолько разнообразны, что среди них найдутся и такие, каких мы и вообразить-то не в состоянии».

Химики в лаборатории создали модель образования клеточной жизни на Земле четыре миллиарда лет назад, то есть почти сразу после того, как Земля стала полноценной планетой. Но то, каким образом вообще могли образоваться молекулы РНК, столь важные для появления биологических клеток, остается непонятным.

Исследователи из Университета штата Пенсильвания (США) взяли за основу общепринятую с конца прошлого века гипотезу о том, что геном у живых существ, то есть их дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК), появился существенно позже, чем рибонуклеиновая кислота (РНК), которая сегодня выполняет функции прораба, изготавливающего белки по лекалам, хранящимся в ДНК, а до того выполняла и функцию хранилища генетической информации. Однако в этой гипотезе есть несколько загадок. Так, непонятно было, каким образом молекулы РНК могли собираться вместе, в плотные пакеты.

«Это одна из главных загадок мира РНК, – утверждает один из авторов исследования, опубликованного в Nature Chemistry, профессор химии Филип Бевилаква. – Для появления жизни недостаточно существования этих молекул, они должны были собираться в группы и не рассасываться.

Объяснение достаточно простое – молекулы РНК должны были находиться достаточно близко друг к другу, чтобы между ними происходили необходимые химические реакции.

И эти «РНК-пакеты» должны были быть достаточно плотными и занимать небольшое пространство, представляя собой некий аналог современных клеток».

Чтобы понять, как все происходило на самом деле, ученые использовали растворы «неживых» полимеров – полиэтиленгликоль и декстран, в которых молекулы, подобные РНК, могут собираться вместе, создавая локальные концентрации. Насыщая молекулами РНК такие растворы, они обнаружили, что в декстране они объединялись настолько плотно, что между ними начинали происходить химические реакции. Было обнаружено, что чем плотнее упаковывались молекулы РНК, тем интенсивнее шли эти реакции, причем их скорость в зависимости от плотности могла возрастать до семидесяти раз. И, что самое главное, они собирались при этом в сгустки, напоминающие сегодняшние клетки, даже не имея ограничивающих мембран. Ученые обнаружили также, что чем длиннее были цепочки РНК в растворах декстрана, тем в более плотные сгустки они собирались.

Конечно, вряд ли четыре миллиарда лет назад молекулы РНК собирались вместе благодаря именно декстрану.

Ученые просто показали механизм, благодаря которому те получали возможность взаимодействовать между собой, чтобы потом, гораздо позже, образовать живую клетку.

Остается, правда, еще одна тайна, связанная с происхождением мира РНК, так на сегодня и не раскрытая. И, возможно, это самая главная тайна происхождения жизни. Заключается она в том, что мы до сих пор не знаем, каким образом вообще могли образоваться эти молекулы. Лет десять назад эту проблему сформулировал академик Александр Спирин, заявив, что для создания РНК случайным образом потребовалось бы время, намного превышающее время жизни Вселенной, если считать от Большого взрыва.

«Вопрос не в том, как из нуклеотидов могли сложиться первые РНК, – говорит он, – а в том, как могли появиться сами нуклеотиды.

Я два года пытался разобраться в этой проблеме и в конце концов пришел к выводу, что синтез нуклеотидов невозможен ни при каких условиях – тех, которые мы знаем.

Единственное, что остается предположить, что они возникли каким-то неведомым нам образом. Пожалуйста, хотите – думайте о божественном вмешательстве, но это для нас непривычно, а хотите, так просто отделывайтесь фразой о том, что условия в космосе настолько разнообразны, что среди них найдутся и такие, каких мы и вообразить-то не в состоянии».