В біохімії існує поширена гіпотеза, що перші форми життя в ранньому світі ґрунтувалися на молекулах РНК, — так звана гіпотеза «світу РНК». Якщо це правда, то ці молекули мали утворитися з простих інґредієнтів, що були присутні тоді на Землі. Намагаючись підтвердити гіпотезу «світу РНК», біохіміки показали, що усі чотири основні компоненти РНК можна ефективно зібрати з простих хімікатів в умовах, які, як вони стверджують, були присутні на Землі мільярди років тому.
В дослідженні, опублікованому 2009 р., науковці описали простий спосіб, як створити два будівельні блоки РНК, що називаються рибонуклеотидами. А в статті, опублікованій12 травня в Nature, дослідники показали прямий хімічний щлях до формування ще двох.
«Це дуже добре дослідження, значимість якого справді співмірна зі статтею 2009 р.», — каже Джеральд Джойс, дослідник походження життя з Інституту ім. Е. Скріппс у м. Ла-Хойя (Каліфорнія). Утім противників, які надають перевагу іншим версіям походження життя, так просто переконати не вдалося. В той час, коли хіміки шукають способи створити РНК з простих хімічних речовин в теплій воді, вони сумніваються, що саме такими були умови, в яких зародилося життя на ранній планеті.
РНК — це складний полімер, який за структурою споріднений з ДНК. РНК здатна каталізувати хімічні реакції і навіть подвоюватися. Саме це навело окремих науковців на думку, що РНК стала тим трамліном, з якого почалося життя. Але в сучасних клітинах потрібна ціла армада ензимів, яких не було на ранній планеті, щоб створити послідовність РНК. Тож дослідникам довелося шукати простіших шляхів, як отримати РНК.
Важливими будівельними блоками РНК є молекули рибонуклеотиди, які самі складаються з трьох частин: молекула цукру, фосфатна група і одна з чотирьох основ, які формують генетичний код РНК (аденін, урацил, цитозин і гуанін). У статті 2009 р. Джон Сазерленд, біохімік з Кембриджського університету (Сполучене Королівство), та його співробітники створили спосіб, як синтезувати урацил і цитозин з простіших інґредієнтів.
Тепер органічний хімік Томас Карел з Університету Людвіґа Максиміліана в Мюнхені (Німеччина) та його команда показали, які дві інші основи — гуанін й аденін — можуть сформуватися з простіших молекул і спонтанно приєднатися до молекули цукру. Так утворюється попередник повної рибонуклеотиди, що називається нуклеозидою. Щоправда, довести процес до логічного завершення їм так і не вдалося, додавши фосфатну групу. Початковим інґредієнтами в їхньому дослідженні стали амінопіридини, які, своєю чергою, можна отримати з молекул, які зонд ЄКА «Розетта» виявив на кометі 67/Р Чурюмова-Герасименко.
За висловом Білла Мартіна, мікробіолога з Університету ім. Генріха Гейне в Дюссельдорфі (Німеччина), «це дуже хороша хімія». Але він, як і багато інших науковців, не є прихильником гіпотези РНК-світу. Мартін, натомість, обстоює іншу гіпотезу, згідно з якою життя, найімовірніше, зародилося в лужному середовищі біля глибоководних гідротермальних джерел. Їхня арґументація полягає в тому, що геологічні умови в цьому середовищі мусили збільшити концентрацію протонів в порах гірських порід, тобто створити дуже простий аналог потоку протонів через мембрани, крізь які сьогодні кожна жива клітина отримує хімічну енегрію. А коли були сформовані енергетичні потоки, необхідні для підтримки простих форм життя, це могло посприяти формуванню органічних молекул і клітин. З цього погляду навіть наявність «РНК-з-нуля» не є достатньою підставою для появи найпростішого життя. «Тому я дуже скептично ставлюся до того, що це дослідження відображає процес, завдяки якому наші далекі пращури прийшли у світ», — додає Мартін.
Davide Castelvecchi
Building blocks for 'RNA world' made from simple ingredients
Nature, 12.05.2016
Зреферував Євген Ланюк
16.05.2016