Биологи из США доказали вероятность альтернативного варианта происхождения жизни, в соответствии с которым молекулы РНК и ДНК возникли одновременно, минуя стадию РНК-мира, говорится в статье, опубликованной в журнале Angewandte Chemie.
Возможно, жизнь зародилась не так, как думали ученые

«Даже если вы верите в «мир РНК», вам приходится принимать на веру и положение о том, что что-то существовало одновременно с РНК и помогло жизни эволюционировать в сторону ДНК и белков. Почему бы не предположить, что ДНК и РНК возникли одновременно, а не пытаться превратить второе в первое при помощи какой-то безумной химии», — заявил Раманараянан Кришнамурти (Ramanarayanan Krishnamurthy) из Института Скриппса в Ла-Хойе (США).

Согласно общепринятой сегодня теории «РНК-мира», роль белков и ДНК в первых живых организмах на земле играли молекулы РНК. В последствие клеточными процессами стали управлять белки, а роль хранилища генетической информации заняла ДНК. Сегодня ученые экспериментируют с короткими молекулами РНК, пытаясь воспроизвести процесс зарождения жизни в лаборатории.

В частности, молекулярные биологи-эволюционисты сегодня пытаются понять, как РНК-молекулы были замещены их ДНК-аналогами. Большинство ученых предполагает, что это происходило постепенно — сначала возникли так называемые «химеры», молекулы, состоявшие из звеньев и РНК, и ДНК, а затем РНК-нуклеотиды были постепенно вытеснены привычными нам «буквами», содержащимися в нашем генетическом коде.

Кришнамурти и его коллеги выяснили, что это, скорее всего, не могло происходить в реальности, изучив то, насколько стабильными будут подобные химерные «гибриды» ДНК и РНК. Для этого ученые собрали несколько коротких цепочек «чистых» ДНК и РНК молекул, составленных из 16, 10 и 6 «букв"-нуклеотидов.

Часть этих молекул ученые обработали таким образом, что некоторые «буквы» в них превратились в аналоги, используемые в РНК или ДНК, в результате чего они стали химерными «гибридами», подобиями тех «кирпичиков жизни», которые существовали во время зарождения жизни. Подготовив растворы таких «химер», авторы статьи нагрели их и проследили за тем, как быстро они разлагались.

Как оказалось, даже добавление одной чужеродной «буквы» приводило к резкому уменьшению в стабильности молекул, снижая температуру ее разложения на 10−20 градусов Цельсия. Подобная реакция наблюдалась как в молекулах ДНК, так и в молекулах РНК при изменениях любых типов букв и связей между ними, что говорит о том, что все химеры крайне нестабильны по своей природе.

Их нестабильность, как признает Кришнамурти, не означает, что они не могли существовать в принципе в первичном «супе» океанов Земли, однако их существование в первых живых клетках потребовало бы наличия сложных ферментов, которые бы постоянно «чинили» такие молекулы и защищали их от распада. Крайне маловероятно, что они возникли до того, как появились первые белки и ДНК.

Поэтому, как считает Кришнамурти, плавный переход от РНК-миру к современной жизни был невозможен, что натолкнуло его на мысль, что и РНК, и ДНК возникли одновременно, и что первая жизнь могла использовать и то и другое в своей жизнедеятельности. Такой сценарий, по его мнению, больше соответствует результатам экспериментов и тому, что мы видим в современных организмах, чем гипотеза «РНК-мира».