Ключ к зарождению жизни на Земле: ученые создали РНК, которая эволюционирует сама
Ученые в Японии создали РНК, которая может воспроизводиться, диверсифицироваться и усложняться сама по себе. Это дает новые доказательства теории «РНК-мира» на начальном этапе развития жизни на Земле. Но исследование также показывает, что все могло происходить не совсем так, как мы думали.
Научная статья вышла в Nature Communications, кратко о ней рассказывает Science Alert.
«Мы обнаружили, что отдельные виды РНК превратились в сложную самовоспроизводящуюся систему — сеть, состоящую из пяти типов РНК с разнообразными взаимодействиями, что подтверждает правдоподобие давно предполагаемого сценария эволюционного пути», — говорит биолог-эволюционист Рё Мизуути.
Главная особенность жизни — умение молекул воспроизводить себе подобных. Так как копии часто несовершенны, с каждым новым поколением возможны изменения. Самые удачные из них закрепляются, приводя к усложнению и приспособлению жизни к условиям.
Изучение ранних этапов существования жизни, по сути, всегда было охотой за молекулами, которые могут выполнять задачу воспроизведения при максимально простой структуре. РНК долгое время лидировала в списке кандидатов. Она, сегодня повсеместно распространенная в биосфере, могла появиться на древней Земле в результате небиологических процессов, способна хранить большое количество информации и действовать как динамическая физическая единица. При этом самоконструирующиеся единицы отдельных молекул РНК слишком просты и нестабильны.
Японские ученые в своем эксперименте использовали сразу несколько разных цепочек РНК. Оказалось, что вместе структуры могли не только сосуществовать, но и эволюционировать, помогая и дополняя друг друга. При этом новые «эволюционные решения» становились все более сложным в последующих поколениях. В эксперименте ученые наблюдали за фрагментами РНК в каплях воды, помещенных в масло. Цепочки прошли более ста циклов репликации (воспроизведения), каждый из которых тестировался и анализировался.
«Честно говоря, мы изначально сомневались, что такие разнообразные РНК смогут эволюционировать и сосуществовать. В эволюционной биологии "принцип конкурентного исключения" утверждает, что разные виды не могут сосуществовать, если они конкурируют за одни и те же ресурсы», — говорит Мизуути.
Оказалось, что в данном случае РНК не конкурируют друг с другом за ресурсы, а полагаются друг на друга. Сложилась система, когда удаление хотя бы одного вида РНК приводило к вымиранию остальных.
Исследование доказывает существование «РНК-мира», однако не показывает, как именно на Земле впервые зародилась жизнь. Тем не менее это серьезный шаг вперед в поиске химических моделей эволюции, способных трансформировать «первичный бульон» в ослепительное биоразнообразие.
