Открытие поддерживает новую теорию жизни на Земле.

Наука

ДНК и ее «двоюродная» РНК могли возникнуть вместе

Другое научное открытие подтверждает новую удивительную теорию о том, как жизнь зародилась на нашей планете миллиарды лет назад. Все сводится к тому, что появление жизни на Земле является результатом смешения РНК-ДНК.

Согласно Scripps Research, простое соединение под названием диамидофосфат (DAP), которое присутствовало на Земле до того, как могла возникнуть жизнь, химически реагирует с небольшими строительными блоками ДНК, называемыми дезоксинуклеозидами, с образованием цепей первичной ДНК.

Это последнее из ряда открытий за последние годы, которое предполагает возможность того, что ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и ее близкая химическая родственница РНК (рибонуклеиновая кислота) возникли вместе как продукты сходных химических реакций и что первые самовоспроизводящиеся молекулы — Первые формы жизни на Земле представляют собой смесь двух, отмечает Phys.org.

Открытие, опубликованное в журнале Angewandte Chemie, может привести к новым практическим применениям в химии и биологии, но его главное значение состоит в том, что оно обращается к давнему вопросу о том, как возникла жизнь на Земле. В частности, это открывает путь для более обширных исследований того, как самовоспроизводящиеся смеси ДНК-РНК могут развиваться и распространяться на исконной Земле и, в конечном итоге, посеять более зрелую биологию современных организмов.

« Это открытие является важным шагом на пути к разработке подробной химической модели того, как первые формы жизни возникли на Земле», — сказал старший автор исследования доктор Раманараянанан Кришнамурти, доцент кафедры химии Scripps Research.

Исследование продвигает химию происхождения жизни далеко за пределы гипотезы, которая доминировала в последние десятилетия — гипотезы «мира РНК», согласно которой первые репликаторы были основаны на РНК, а ДНК позже возникла как продукт РНК-форм жизни.

РНК слишком «липкая»?

Кришнамурти и другие ученые сомневаются в гипотезе «мира РНК» отчасти потому, что молекулы РНК, возможно, были слишком «липкими», чтобы служить первыми саморепликаторами.

Нить РНК может притягивать другие отдельные строительные блоки РНК, которые прилипают к ней, чтобы сформировать нечто вроде зеркальной структуры — каждый строительный блок в новой цепи соединяется со своим дополнительным строительным блоком исходной «шаблонной» цепи. Если новый поток можно отделить от потока шаблона и в том же процессе начать формировать другие новые потоки, то он достиг подвига самовоспроизведения, который является основой жизни.

Но хотя цепи РНК могут хорошо формировать паттерн комплементарных цепей, они не так хорошо отделяются от этих цепей. Современные организмы производят ферменты, которые могут заставить двойные нити РНК — или ДНК — идти своим путем, тем самым позволяя репликацию, но неясно, как это могло быть сделано в мире, где ферменты еще не существуют. существовать.

Химерно решение

Кришнамурти и его коллеги показали в недавнем исследовании, что «химерные» молекулярные цепи, которые являются частью ДНК и частью РНК, возможно, смогли обойти эту проблему, потому что они могут моделировать дополнительные цепи менее липким способом. позволяет относительно легко разделять.

В последние несколько лет химики также показали в широко цитируемых статьях, что простые рибонуклеозид и дезоксинуклеозид — строительные блоки РНК и ДНК соответственно — могли возникнуть в очень похожих химических условиях на ранней Земле.

Кроме того, в 2017 году ученые сообщили, что органическое соединение DAP могло сыграть решающую роль в модификации рибонуклеозидов и «закреплении» их в первых цепях РНК. Новое исследование показывает, что DAP в аналогичных условиях мог бы сделать то же самое с ДНК.

« К нашему удивлению, мы обнаружили, что использование ответа DAP на дезоксинуклеозиды работает лучше, когда дезоксинуклеозиды не совпадают, а представляют собой смеси различных« букв »ДНК, таких как A и T или G и C, как настоящая ДНК. «говорит первый автор исследования, доктор Эдди Хименес, докторант лаборатории Кришнамурти.

« Теперь, когда мы лучше понимаем, как первичная химия могла создать первые РНК и ДНК, мы можем начать применять [эти знания] к смесям строительных блоков рибонуклеозидов и дезоксинуклеозидов, чтобы увидеть, какие химерные молекулы образуются — и являются ли они они могут воспроизводиться и развиваться », — говорит Кришнамурти.

По его словам, открытие может иметь широкое практическое применение. Искусственный синтез ДНК и РНК — например, в методе ПЦР, лежащей в основе тестов на COVID-19, — это огромный глобальный бизнес, но он зависит от ферментов, которые относительно хрупки и поэтому имеют много ограничений. Кришнамурти заключает, что сильные химические методы получения ДНК и РНК, не содержащие ферментов, во многих случаях могут быть более привлекательными.

Оцените статью
DailyNet
Добавить комментарий