Ученые пересмотрели историю происхождения генетического кода
Своеобразную «шпаргалку» внутри клеток, объясняющую как перевести набор нуклеотидов («букв») в ДНК или РНК в последовательность аминокислот («деталей»), из которых состоят белки, называют генетическим кодом. Его устройство одинаково почти у всех организмов на Земле, однако ученые до сих пор спорят о времени его происхождения и постепенных изменениях. Теперь, проанализировав фрагменты белковой цепи этой древней генетической «шпаргалки», исследователи пересмотрели устоявшиеся представления о ее происхождении.
Универсальный генетический код позволяет цепочкам ДНК и РНК, сложенным из четырех видов нуклеотидов, превращаться в белковые последовательности, состоящие из 20 аминокислот. Этот сложный процесс возникал поэтапно и постепенно эволюционировал, а предыдущие попытки установить четкую «хронологию» появления аминокислот в генетическом коде опирались в основном на данные о химической доступности соединений в добиологических условиях.
В частности, знаменитый эксперимент Миллера-Юри показал, что в далеком прошлом вспышки молний в земной атмосфере могли привести к образованию органических молекул, которые вместе с дождем попали в так называемый «первичный бульон». Теперь исследовательская группа из Университета Аризоны (США) обнаружила, что ранняя жизнь предпочитала простые и мелкие молекулы аминокислот (а более крупные и сложные аминокислоты присоединялись к коду позднее).
Авторы научной работы, опубликованной в журнале PNAS, представили новую оценку порядка включения аминокислот в генетический код, основываясь не на абиотических факторах (температура, свет, влажность, химический состав воздушной и водной среды), а на анализе белковых доменов — относительно коротких, устойчивых фрагментов белковой цепи, способных независимо функционировать и развиваться), — которые возникли у последнего универсального общего предка (LUCA).
Команда ученых во главе с Соусан Вехби (Sawsan Wehbi) провела сравнительный филогенетический анализ тысячи семейств белковых доменов относящихся к LUCA и реконструировала их аминокислотные последовательности. Метод позволил определить, как реальные потребности организмов, а не только условия окружающей среды, повлияли на порядок добавление аминокислот в генетический код.
Оказалось, что более простые и меньшие по размеру аминокислоты вошли в состав универсального генетического кода раньше, чем считали ученые. То же самое верно и в отношении аминокислот, связанных с металлами и содержащие серу (например, цистеин, метионин и гистидин). Выходит, металлоферменты и серосодержащие белковые компоненты играли критически значимую роль в самом начале эволюции клеточного метаболизма.
Более того, современный генетический код мог появиться после исчезновения древних вариантов. Дело в том, что среди доменов, возникших еще до LUCA, наблюдалось повышенное содержание таких ароматических аминокислот, как триптофан и тирозин, хотя их традиционно считали «поздними новичками».
В тексте научной работы также говорится, что порядок включения аминокислот в генетический код мог быть искажен в рамках лабораторных экспериментов, (последние не всегда адекватно отражают реальные условия в древних клетках).
«Это намекает на то, что до возникновения современного генетического кода могли существовать иные системы кодирования аминокислот, которые ушли в глубины геологического времени. Ранняя жизнь, похоже, «любила» кольцевые структуры», — заключили авторы нового исследования.
Таким образом генетики смогли пересмотреть порядок формирования универсального генетического кода, показав, что он не был целиком задан абиотической доступностью аминокислот, а формировался под влиянием метаболических и структурных особенностей древних клеток. Полученные результаты имеют важное значение для понимания процессов, способствующих возникновению жизни на Земле и помогут в поисках жизни за пределами нашей планеты.
Telegram 
Дзен 
VK Ученые давно сделали вывод о том, что в поздней Античности монеты перестали представлять собой цену как валюта, однако не было понятно когда именно это произошло. Новое исследование погребения римского воина из бельгийского форта Оденбург показало, в какой момент монеты стали цениться просто весом металла в кошельке.
Долгое время считалось, что гигантские стрекозообразные, жившие 300 миллионов лет назад, стали такими из‑за высокого содержания кислорода. Тогда в атмосфере его было около 30% вместо сегодняшних 21%. Учёные полагали, что крупные насекомые задохнулись бы в нашей атмосфере. Но оказалось, что это не так.
Считается, что современная музыка стала простой и даже примитивной. Ученые из Италии математически проверили эту гипотезу и подтвердили, что даже самые сложные жанры со временем стали дрейфовать к простоте и повторам одних и тех же составляющих.
Шведские биологи отследили миграцию обыкновенного соловья с помощью миниатюрных датчиков-рюкзаков. Как оказалось, при пересечении Сахары и Аравийской пустыни птицы летят только по ночам и не ищут пищу. Соловьи преодолевают пустыню без дозаправки, полагаясь лишь на накопленный заранее жир.
Вода из другой звездной системы оказалась не похожа на земную: в составе третьего межзвездного объекта нашли рекордное содержание дейтерия — тяжелого изотопа водорода. Этот химический след указывает на необычные условия формирования системы, где возникла комета, и меняет представления о сценариях рождения далеких планетных систем.
На границе возможностей оптоволокна лазерный пучок самоорганизовывается в мощный, сфокусированный луч-иглу. Параметры этого излучения таковы, что позволяют в реальном времени без дополнительных ухищрений рассматривать клеточные процессы.
В последнее время пуски с российских северных космодромов осуществляют без предварительного уведомления, чего не было в прошлом. Вероятно, дело в недавно упомянутых главой «Роскосмоса» атаках на Плесецк во время пуска. Сегодняшний запуск обеспечил вывод на орбиту космических аппаратов военного назначения.
Четыре человека, летящие к Луне, столкнулись с целым рядом мелких неприятностей — от низкой температуры в начале работы до поломки мочевыводящей системы туалета на вторые сутки и необходимости взамен пользоваться пакетами. К счастью, пока самые крупные сложности удалось компенсировать. Но все они вместе могут сдвинуть ситуацию к решению, о котором Naked Science уже говорил в нашем видеоподкасте о миссии: не исключено, что при высадке астронавтов на Луне их корабль состыкуют со Starship не на окололунной, а уже на околоземной орбите.
Когда международная экспедиционная группа, исследующая море Уэдделла в Антарктиде на борту ледокола «Поларштерн», попыталась укрыться от шторма, ученые и экипаж судна удивились внезапному появлению острова, не обозначенного ни на одной морской карте.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии