Британские ученые активировали аминокислоты с помощью тиоэфиров — потенциальных источников энергии самых ранних форм жизни на Земле. Оказалось, что такие активированные аминокислоты могут связываться с РНК в воде. Получившиеся молекулы, пептиды, могли выполнять простые функции в первых живых системах. По словам авторов статьи, похожие реакции могли протекать четыре миллиарда лет назад в неглубоких водоемах с высокой концентрацией нужных веществ. Исследование опубликовано в журнале Nature.
Белки отвечают за множество процессов в живых организмах, в том числе за обмен веществ. Однако сами по себе они не умеют ни воспроизводиться, ни собираться из более мелких деталей-аминокислот. Для этого им нужны инструкции, которые записаны в последовательностях нуклеиновых кислот, ДНК и РНК. Разные виды РНК сообща образуют «конвейер» для сборки молекул белка. Сейчас в клетках эту задачу выполняет рибосома — она считывает последовательность генов и выстраивает из аминокислот белковые цепи.
Британские ученые воссоздали условия, в которых этот процесс мог происходить на ранней стадии развития жизни на Земле, около четырех миллиардов лет назад. Для этого они использовали более простой метод преобразования аминокислот в белки. Исследователи активировали их с помощью тиоэфиров — молекул, которые участвуют во многих реакциях в живых организмах. Затем команда поместила активированные аминокислоты в воду с нейтральным pH и дали им возможность связаться с РНК.
С помощью магнитно-резонансной томографии и масс-спектрометрии ученые заметили, что аминокислоты действительно прикреплялись к РНК, а не просто связывались друг с другом, как это происходило в предыдущих экспериментах. РНК собирала их в короткие цепочки, или пептиды, которые потенциально могли выполнять простые функции в первых живых системах.
«Наше исследование объединяет две известные теории происхождения жизни — "мир РНК", где самореплицирующаяся РНК считается фундаментальной, и "мир тиоэфиров", в котором тиоэфиры рассматриваются как источник энергии для самых ранних форм жизни», — добавил Мэтью Паунер, соавтор исследования из Университетского колледжа Лондона.
Ученые считают, что продемонстрированная реакция могла происходить в неглубоких водоемах, где концентрация нужных веществ была выше, чем в океане. В будущем команда планирует выяснить, как именно разные последовательности РНК могли выбирать определенные аминокислоты и тем самым начать формировать инструкции для синтеза белков.
«Представьте себе тот день, когда химики смогут взять простые, маленькие молекулы, состоящие из атомов углерода, азота, водорода, кислорода и серы, и из этих кусочков LEGO сформировать молекулы, способные к самовоспроизведению. Это стало бы важным шагом на пути к решению вопроса о происхождении жизни. Наше исследование приближает ученых к этой цели», — рассказала Джиоти Сингх, ведущий автор исследования из Университетского колледжа Лондона.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
