Химики воссоздали возможный механизм образования РНК у истоков жизни
Постепенное движение от неорганических соединений к развитию жизни на Земле содержит немало белых пятен. Одним из ключевых моментов этого процесса должно было быть возникновение нуклеотидов – строительных блоков ДНК и РНК. В настоящее время большинство специалистов склоняется к тому, что жизнь началась именно с рибонуклеиновой кислоты (РНК), поскольку она может быть как хранилищем генетической информации, так и катализатором биохимических реакций.
Поэтому ответ на вопрос, как появились первые нуклеотиды, может объяснить происхождение и самой жизни.
РНК состоит из четырёх нуклеотидов, каждый из которых включает остаток фосфорной кислоты, циклический сахарид рибозу, к которому крепится одно из четырёх азотистых оснований – аденин, гуанин, цитозин и урацил. Первые два относятся к пуринам, вторые – к пиримидинам.
До сих пор учёные считали, что два класса нуклеотидов, в состав которых входят пуриновые или пиримидиновые основания, возникли независимо друг от друга в совершенно разных и даже взаимоисключающих условиях. Но новое исследование, опубликованное в издании Nature Communications, показывает, что и те, и другие могли образоваться из одной молекулы-предшественника.
В 2009 году доктор Мэттью Паунер (Matthew Powner), который сейчас работает в Университетском колледже Лондона, и его коллеги предложили серию химических реакций, которые могли привести к созданию пиримидиновых оснований из простых веществ на ранней Земле. Теперь учёные нашли способ использовать тот же химический путь для получения пуриновых оснований.
"Мы предлагаем новый взгляд на то, как были сделаны исходные молекулы РНК, и представляем простое решение для появления как пуриновых, так и пиримидиновых нуклеотидов на заре жизни, – объясняет Паунер. – РНК является краеугольным камнем всей жизни на Земле и, возможно, несла первую информацию в самом начале жизни. Но для создания РНК одновременно должны быть доступны пуриновые и пиримидиновые нуклеотиды. Решение этой проблемы остается недоступным более пятидесяти лет".
Итак, как и в случае с пиримидинами, исследователи взяли за основу простой моносахарид – гликольальдегид, который вполне мог существовать на ранней Земле. Через несколько довольно простых шагов химических превращений они получили два соединения, которые по строению напоминают аденин- и гуанин- содержащие нуклеозиды (азотистое основание, связанное с сахаром). Это были 8-оксо-аденозин и 8-оксо-инозин.
Авторы работы признают, что сходство с природными соединениями не идеально. Некоторые специалисты также полагают, что закравшиеся в структуру вместо атомов водорода атомы кислорода коварны, и обменять их будет крайне сложно. Не исключено, что такие "искусственные" нуклеотиды не смогли бы дать ту самую искру жизни.
Сейчас Паунер и его коллеги продолжают работу и занимаются поиском решения возникших проблем. Параллельно они размышляют над тем, в каких механизмах передачи информации могли бы быть задействованы 8-оксо-пурины.
Как бы там ни было, но факт остаётся фактом — пурины и пиримидины действительно могли образоваться от одного предшественника и оказаться рядом в нужный момент.
Вопрос возникновения жизни разрабатывается многими исследователями. Напомним, что недавно был составлен каталог "элементов жизни" в Млечном Пути.
