Ученые создали фермент, который может объяснить происхождение жизни
Ученые из Научно-исследовательского института Скриппса (TSRI), имитируя естественную эволюцию в пробирке, создали фермент с уникальным свойством, которое могло быть ключевым для зарождения жизни на Земле.
Проблема копирования
Новый фермент — это рибозим, поскольку он сделан из рибонуклеиновой кислоты (РНК). Он помогает «сшить» копию цепи РНК, используя исходную цепь в качестве шаблона. Однако он создает не идентичную себе копию, а зеркальное отражение себя (как левая рука для правой). Эта «леворукая» рибозимная копия, в свою очередь, может создавать копии исходного «праворукого» рибозима.
Ранее никто не создавал таких «перекрестно-хиральных» ферментов. Их появление в первичном «мире РНК» могло преодолеть ключевое препятствие для возникновения жизни.
Практически вся РНК в биологии — праворукая (D-РНК). Однако простые молекулы РНК на ранней Земле, вероятно, состояли из смеси правых и левых форм (L-РНК). В 1984 году Джеральд Джойс показал, что самовоспроизводящимся системам было бы сложно эволюционировать в такой смеси, так как включение нуклеотида противоположной хиральности блокировало бы сборку копии.
Эволюция в пробирке
Постдок Джонатан Шепански использовал технику «эволюции в пробирке». Он начал с «супа» из примерно квадрильона (1015) коротких случайных последовательностей правой РНК. Молекулы, способные катализировать реакцию соединения с левой РНК, отбирали и амплифицировали.
После 10 раундов отбора ученые получили кандидата. После доработки они создали 83-нуклеотидный рибозим, который мог надежно соединять сегменты L-РНК с шаблоном — примерно в миллион раз быстрее, чем без фермента.
Рибозим работал без помех даже в присутствии нуклеотидов той же хиральности. В финальном тесте он успешно собрал 11 сегментов РНК в полную копию своего леворукого аналога. Тот, в свою очередь, смог соединять сегменты правой РНК.
Исследователи продолжают работу, чтобы создать истинный универсальный фермент репликации РНК, способный превратить первичный «нуклеотидный суп» в биосферу.