До того, как появилась жизнь, рибонуклеиновая кислота (РНК) управляла «первичным супом». По крайней мере, так говорит гипотеза мира РНК. Но, похоже, мы могли поспешно исключить более сложного собрата РНК, дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК).
Химики из Великобритании и США показали, как обе молекулы могли образоваться в условиях, которые, вероятно, присутствовали на древней Земле. Это открытие может привести к переосмыслению ведущих моделей происхождения жизни.
Разрабатывая более раннее исследование, которое продемонстрировало метод построения цепочек нуклеиновой кислоты в пребиотической среде, ученые показали, как РНК может быть преобразована в компоненты молекулы ДНК за несколько простых шагов — без необходимости в ферментах. Эти новые результаты показывают, что для ученых может быть нецелесообразно так сильно руководствоваться гипотезой мира РНК при изучении происхождения жизни на Земле.
В течение почти полувека биологи верили в модели, которые утверждают, что химический механизм, из которого состоят первые клетки, имеет свои корни в химических реакциях на основе РНК. На первый взгляд, это логичный выбор. Современная биохимия может сводиться к взаимодействию между ДНК, РНК и белками.
Более простая структура РНК дает ей преимущество в гипотезах, предполагающих, что первые биохимические реакции в основном регулируются одной универсальной молекулой. Кроме того, химики находят множество потенциальных методов для выращивания РНК, используя списки ингредиентов более простых органических соединений.
Как бы убедительно это ни звучало, гипотеза RNA World — не единственная в мире. Например, белки могли также производить копии самостоятельно. Но без простого способа получения ДНК от более простых предшественников, немногие исследователи отстаивали роль ДНК в реакциях прототипа жизни.
Однако исследователи в течение некоторого времени подозревали, что история RNA World немного сложнее, чем кажется на первый взгляд.
С одной стороны, для превращения систем с чистой РНК в системы на основе ДНК, вероятно, потребуется какой-то период передачи, когда обе молекулы выполняли одинаковые шаблонные задачи.
Несколько лет назад исследователи показали, что такие гибридные молекулы не так стабильны, как нити чистой РНК и ДНК. Возникает интересный вопрос: почему деликатные гибридные смеси развиваются из более надежных РНК-смесей?
Один из ответов заключается в том, что с самого начала не было мира чистой РНК, была просто шаткая смесь двух молекул, борющихся за превосходство, пока не победила система чистой ДНК. Все хорошо, но откуда взялось это богатство молекул ДНК? Теперь у ученых есть ответ в виде сернистого химического вещества, называемого тиуридин.
Уже участвуя в качестве возможного предшественника РНК, команда исследователей продемонстрировала, как соединение может потенциально реагировать на нескольких стадиях с образованием дезоксиаденозина — сахарного остова молекулы ДНК, присоединенного к одной из основ ее генетического кода.
В качестве альтернативы, подобный процесс может производить своего химического родственника, дезоксирибозу. Конечно, показать, как процесс мог произойти, не то же самое, что доказывать, что он действительно имел место.
Но зная, что для превращения РНК в ДНК не понадобится много времени, это даст новой гипотезе шанс на жизнеспособность, когда дело доходит до решения некоторых больших проблем с гипотезой мира РНК.