Можно ли собрать рнк из «неживого» сырья?

Все нужное для РНК возможно синтезировать из несложного химического сырья без помощи ферментов.

Среди догадок о происхождении судьбы на Земле самая популярная на сегодня – это догадка «мира РНК». Основной, в случае если возможно так сообщить, процесс судьбы – передача наследственной информации с учётом трансформаций, каковые в ней случились.

В старейшие времена химическое сырьё для синтеза биологических макромолекул имело возможность прилететь на Землю с метеоритными дождями. (Иллюстрация NASA Goddard Space Flight Center / www.flickr.com/photos/gsfc/15635699388/.) Молекулы рибосомной РНК из клеток человека. (Фото Dr. Gopal Murti / Visuals Unlimited / Corbis.) Рибосомы, синтезирующие протеиновые молекулы на ленте матричной РНК. (Фото Dr. Donald FawcettKiseleva / Visuals Unlimited / Corbis.)‹ ›

Нуклеиновые кислоты в полной мере подходят на роль «первопредков»: они данные хранят, они смогут её копировать, и в той информации, которая в них хранится, вероятны трансформации – мутации, каковые смогут быть нужными, нейтральными либо вредными. Но, в случае если сказать о ДНК, то ей для копирования всё-таки нужна помощью белков. А вот РНК сама способна быть ферментом, сама может осуществлять определённые химические реакции, и, как продемонстрировали опыты, молекулы РНК в полной мере способны наращивать рибонуклеотидную цепь – другими словами РНК может синтезировать РНК.

Из этого появилось картина «мира РНК», в соответствии с которой жизнь на Земле началась в первичном химическом супе, заполненном старейшими РНК, копировавшими самих себя. Очевидно, против данной догадки существует последовательность возражений. К примеру, имеется неприятность мембран, сущность которой в том, что реакции с РНК, разумеется, должны были происходить не в бескрайнем первичном океане, а в каких-то реакционных микроячейках, микрореакторах. Таковой микрореактор имели возможность бы создать липидные мембраны, но для синтеза мембран необходимы белки, а белков тогда ещё не было. (Но, стоит подметить, что сейчас на роль таких химических реакторов предлагают микропоры в минеральных породах на дне старого океана.)

Второй вопрос к «миру РНК» – откуда взялось низкомолекулярное сырьё для самих РНК-полимеров. Мономерами РНК помогают рибонуклеотиды, структура которых не такая уж и несложная, и в современных клетках они синтезируются посредством белков. Исходя из этого было выдвинуто предположение, что жизнь на Земле обязана неким железным катализаторам, благодаря которым сперва был создан некоторый каркас метаболических реакций, а уж позже на базе этих реакций произошло создать нужные «полуфабрикаты» для синтеза высших биомолекул.

Но, как выяснилось, древние РНК имели возможность обойтись и без помощи каких-то вторых катализаторов. В 2009 году Джон Сазерленд (John Sutherland) из Кембриджа совместно со собственными сотрудниками разместил статью, в которой говорилось, что кое-какие из «кирпичиков» для РНК возможно создать из весьма формальдегида и – простого сырья ацетилена. Принципиально важно, что тут никаких катализаторов не требовалось, достаточно было воспроизвести условия, каковые предположительно были в те времена в первичном супе на поверхности Почвы.

А в прошедшем сезоне Сазерленд с сотрудниками выпустил в Nature Chemistry статью, в которой говорилось, что в синтезе предшественников нуклеиновых кислот возможно обойтись одними только цианистым водородом (HCN), сероводородом (H2S) и ультрафиолетовым излучением (более того, из них же возможно сделать предшественников для липидных молекул и аминокислот).

Однако тут стоит уточнить, что синтез «полуфабрикатов» для РНК из весьма несложного «праисторического» сырья удалось полностью осуществить не для всех мономеров-рибонуклеотидов. Как мы знаем, в их состав входят азотистые основания, в РНК это аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и урацил (U) – как раз они и имеется те самые генетические буквы, кодирующие наследственную данные (в ДНК всё то же, лишь вместо урацила – тимин (T)).

Химически они отличаются, урацил и цитозин относятся к пиримидиновым основаниям, гуанин и аденин – к пуриновым. Схема синтеза, предложенная Сазерлендом и его группой, доходила для пиримидинов, но не для пуринов. В принципе, какие-то обходные дороги тут были, но в следствии получалось совсем маленькое количество пуринов (отметим, что цепочка реакций должна была происходить в тех условиях, каковые, как полагают, существовали на старейшей Почва в момент происхождения судьбы).

Ответ удалось отыскать Томасу Карреллу (Thomas Carell) и его сотрудникам из Мюнхенского университета Людвига–Максимилиана. Несколько Каррелла уже много лет занимается химическими модификациями нуклеиновых кислот, и в какой-то момент исследователи увидели, что одна из модификаций пиримидина называющиеся формамидопиримидин (FaPy), которая реагирует с ДНК, способна преобразовываться в пуриновые основания. Сейчас оставалось лишь проверить, возможно ли воспроизвести те же реакции, но в «праисторических» условиях.

В статье в Science авторы пишут, что пурины для РНК вправду возможно сделать, имея на руках лишь водород, цианид и воду. Действительно, чтобы направить реакции по нужному пути и взять как раз те промежуточные соединения каковые имели возможность бы превратиться в пурины, необходимо было подкислить реакционную среду, но с кислотой, как полагают, в первичном супе неприятностей уж точно не было.

Оказавшийся промежуточный продукт, аминопиримидин, с радостью реагировал с муравьиной кислотой либо с формамидом, а позже – с сахарами, и в следствии получалось много пуриновых оснований. Муравьиную кислоту и формамид аппарат «Розетта» в прошедшем сезоне обнаружилкомете 67P/Чурюмова – Герасименко, так что эти реагенты в полной мере имели возможность прилететь к нам из космоса.

Иными словами, жизнь на Землю в самом деле занесло извне, лишь совсем не в том виде, в каком в большинстве случаев воображают – не в виде волшебных «семян», а также не в виде бактерий, а также не в виде готовых биологических молекул, а в виде несложного химического строительного сырья. (Так как и цианид, как полагают, также мог быть космического происхождения – цианистый водород в изобилии видится в метеоритах, и на Землю он имел возможность попасть именно с ними: в первые пара сотен миллионов лет земной истории метеоритные дожди шли непрерывно.)

Не считая пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований, в рибонуклеотиды входятфосфорная кислота и рибоза, но они устроены несложнее, а про сахара в далеком прошлом как мы знаем, что они смогут синтезироваться абиогенным путём (а также в «звёздных» условиях, как мы писали совсем сравнительно не так давно). Другими словами всё, что необходимо для синтеза РНК, на старой Почва возможно было взять из элементарного сырья и без участия сложных ферментов.

Действительно, остаётся вопрос, как по большому счету начали появляться первые РНК, другими словами как и из-за чего рибонуклеотидные кирпичики-мономеры с буквами A, G, C и U начали объединяться. Но однако нельзя не согласиться с тем, что новые результаты так или иначе помогают упрочнению догадки мира РНК, так что именно этот путь происхождения судьбы на Земле думается всё более возможным.

По данным Science.

Создатель: Кирилл Стасевич

Источник: nkj.ru

Случайные записи:

• Слоны чувствуют запахи лучше всех зверей
• Кто превратил сахару в пустыню?

ЧТО МОЖНО СДЕЛАТЬ ИЗ КРЫШЕК ОТ ПЛАСТИКОВЫХ БУТЫЛОК?WHAT CAN BE MADE OUT OF PLASTIC BOTTLE LIDS?

Похожие статьи, которые вам понравятся:

• С чего начиналась жизнь на земле

  Предшественники всех нужных биомолекул имели возможность оказаться в следствии похожих химических реакций и из однообразного химического сырья. Жизнь на…

• Теперь котиков можно рисовать и наночастицами

  Исследователи из Израиля создали новый подход к обратимой ассоциации наночастиц посредством света. Новая методика была использована для получения цветных…

• Можно ли предсказать функцию гена

  У большинства генов человека функции до сих пор малоизвестны. Но возможно постараться угадать, что они делают, сравнив их с генами-родственниками из…

• Графен можно получать из обычного сахара

  Мы уже пара раз говорили на страницах издания FacePla.net об неповторимых особенностях относительно нового вещества графена, которому ученые всей земли…