Предшественницы предшественниц

Один из ключевых вопросов науки ? вопрос о превращении органического «молекулярного супа» в нечто, что можно было бы назвать жизнью ? или хотя бы «протожизнью». Одна из гипотез предполагает, что этот процесс развивался в рамках «мира РНК», этапа, на котором молекулы РНК, более простые и универсальные, нежели ДНК или белки, выполняли ключевые функции и тех, и других. И лишь впоследствии задачи хранения и передачи генетической информации перешли на ДНК, а катализ химических реакций ? на белки, и они более эффективно справляются с ними, каждые в своей области. РНК же в современных организмах отводится, в основном, функция связи между ДНК и белками.

«РНК-мир» ? гипотеза одновременно и широко известная, и очень спорная. И в любом случае, прежде чем такой «мир» мог возникнуть, должны были возникнуть сложные ассоциации молекул РНК ? да и вообще разнообразных РНК в нем должно иметься в изобилии. Откуда же могли появиться эти сложнейшие органические молекулы на безжизненной еще Земле, более 4 млрд лет назад?..

Ответ на этот вопрос дает недавнее исследование американских химиков из команды профессора Николаса Хада (Nicholas Hud). «Наша работа указывает на реакцию, которая могла играть ключевую роль в появлении ранних РНК-подобных молекул», ? говорит ученый.

РНК ? рибонуклеиновая кислота ? это полимер, состоящий из трех компонентов: сахара рибозы, четырех разновидностей азотистых оснований и фосфата, через который отдельные мономеры соединяются в цепочки разной длины. Взаимодействие между азотистыми основаниями разных мономеров позволяет молекуле принимать различные формы, подходящие для выполнения разных функций. Но чтобы такая сложная структура могла сформироваться, нужны готовые мономеры. А вот объяснить их появление химики до сих пор не могли: соединить рибозу и азотистое основание ? не так просто, и спонтанно эта реакция вряд ли пройдет.

Изучая эту проблему, Хад с коллегами рассмотрели реакции с «нестандартными» азотистыми основаниями, сходными с теми, что имеются в современных РНК. И особенное внимание ученых привлекло одно из них ? триаминопиримидин (triaminopyrimidine, ТАР). Обнаружилось, что если воссоздать в лаборатории условия, которые предположительно существовали на молодой Земле, то ТАР легко соединяется с рибозой и в присутствии фосфата спонтанно образует мономеры «древней РНК» ? выход реакции составляет до 80%. «То, что нам нужно, ? простые и эффективные химические механизмы, способные объяснить происхождение первых РНК или их предшественниц», ? добавляет профессор Хад.

Такой процесс происходит сам собой, он не требует участия белковых ферментов или иных катализаторов, и эффективно протекает даже в присутствии различных загрязнений. По мнению ученых, он вполне мог привести к появлению достаточного количества «строительных блоков» для образования молекул-предшественниц РНК. А уже с этого этапа в действие могли вступать мощные силы эволюции ? пока что еще химической.