Как длинные рнк победили короткие

Физико-химические условия на старой Почва помогали отбору более долгих молекул РНК, в которых могло быть записано больше информации.

Считается, что жизнь на Земле начиналась с молекул, каковые имели возможность создавать копии самих себя, в один момент запоминая попадающие в них трансформации-мутации. По самый распространённой догадке, такими молекулами были РНК, потому, что как раз РНК смогут без посторонней помощи делать кое-какие химические реакции – к примеру, осуществлять собственную сборку из нуклеотидов.

Так что в изначальные времена на Земле «обитали» очень независимые молекулы, талантливые размножаться без посторонней помощи. ДНК, будучи более стабильной, чем РНК, но не владеющая каталитическими свойствами, показалась позднее как ёмкость для хранения информации.

Гидротермальный источник («тёмный курильщик») на дне Тихого океана. (Фото Ralph White / Corbis.) Гидротермальный источник в Атлантике. (Фото Ralph White / Corbis.) ‹ ›

Какие конкретно молекулы наряду с этим приобретали бы преимущество? Напрашивающийся ответ – более маленькие, по причине того, что их стремительнее скопировать, другими словами у них была бы выше скорость размножения и они попросту отбирали бы все ресурсы у более долгих молекул. Но, потому, что правила кодирования информации у тех и у других однообразные, то маленькие РНК будут менее информативными, другими словами более несложными, более примитивными.

Но преимущество однако осталось за долгими РНК, как раз они смогут держать в себе хватает информации для производства белка, без чего предстоящее развитие судьбы не случилось бы. Как растолковать таковой парадокс (конечно, не применяя в качестве доводов «рвение к совершенству» и прочую подобную мистику)?

Вероятное ответ внесли предложение исследователи из Мюнхенского университета Людвига-Максимилиана (Германия). В соответствии с одной из моделей развития судьбы, первые молекулы-репликаторы имели возможность размножаться в сквозных порах, покрывавших породы на дне старейшего океана. В случае если такая пора пребывала рядом с геотермальным источником, то в ней образовывалась разность температур: у её отверстия циркулировали потоки весьма горячей воды, нагревавшие верхнюю половину поры.

Раствор, пребывавший тут, нагревался также, возрастал в количестве и выходил наружу, а вместо него с противоположного отверстия в пору заходили новые порции веществ, нужных для химического синтеза. Как вели себя в таких условиях РНК различной длины, нахоящиеся в поре? Дитер Браун (Dieter Braun) и его коллеги в статье в Nature Chemistry высказывают предположение, что долгие РНК имели возможность уходить в холодную территорию благодаря термофореза.

Так именуют отталкивание частиц нагретыми телами: в случае если у нас имеется неравномерно нагретая частица, то от её более тёплой поверхности молекулы среды (к примеру, газа) будут отталкиваться посильнее, чем от более холодной, другими словами сама частица приобретает сильный импульс в более холодную сторону. Вследствие этого, к примеру, покрываются пылью поверхности, обращённые к нагревательному прибору.

В жидкости на термофорез воздействует заряд частицы: как мы знаем, что больший заряд тянет в холодную сторону. Значит, долгие РНК, владеющие громадным зарядом, будут оставаться в поре, тяготея к холодной её стороне, в то время как маленькие скорее будут подниматься к тёплому отверстию и вымываться из «микрореактора». Так условия среды будут помогать более долгим, более сложным молекулам.

Для проверки догадки исследователи применяли стеклянный капилляр, заполненный фрагментами ДНК и всеми нужными реагентами для их репликации. ДНК забрали вследствие того что для РНК, по словам авторов работы, нет удовлетворительного лабораторного способа размножения в отсутствие ДНК-матрицы, в то время как для ДНК необходимо было лишь воссоздать условия простой полимеразной цепной реакции (ПЦР), которая на данный момент обширно употребляется кроме того в клинических анализах.

Помимо этого, поведение обеих нуклеиновых кислот при термофорезе не через чур отличается. В то время, когда, имитируя доисторическую пору, в трубке создали градиент температуры, оказалось, что более долгие молекулы вправду склонны оставаться внутри, где похолоднее. Как следствие, количество долгих молекул росло, в то время как маленькие, скапливающиеся у нагретого финиша, вылетали наружу и неспешно «вымирали».

Само собой разумеется, появляется вопрос, достаточно ли было таких горяче-холодных пор на заре судьбы, дабы разрешить долгим информационным молекулам занять Почву. Одно дело – современная лаборатория, второе – доисторический океан. Но кое-какие биохимики (к примеру, Ирен Чен (Irene Chen) из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре) считают, что тут необязательно надеяться лишь на гидротермальные источники, таковой градиент температур имел возможность появляться из-за неравномерного нагрева на солнце.

Так что «экологические ниши», благоприятные для сложных молекул, имели возможность попадаться на Земле намного чаще, чем может показаться на первый взгляд.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Миссия «розетта» на пороге новых открытий
• «Газели» вышли на длинную дистанцию

10 самых коротких матчей на WrestleMania

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• Молекула «вечной молодости» поставила всех в тупик

  Очередное молекулярное «молодильное яблоко» не спешит оправдывать ожидания – одинаковый белок в различных опытах может как содействовать регенерации…

• Ученые создали синтетическую бактерию с максимально короткой днк

  Молекулярные биологи из америки представили новую версию синтетической бактерии-«синтии», геном которой они смогли укоротить до рекордных значений – он…

• Plug-in электромобили и гибриды: кто победит?

  По окончании того, как рынок одарил Шевроле Volt звёздным успехом в прошлом месяце, публичные возгласы на тему «электромобили ожидает рыночный провал»…

• Вирусы помогут победить… супервирусы

  Ученые, думается, нашли метод применять вирусы чтобы совладать с другими, очень стойкими к лекарственным веществам микробами, каковые многие эксперты…