Σχετικά με την προέλευση της ζωής και του RNA. Πώς οι επιστήμονες αναζητούν επιβεβαίωση της θεωρίας του RNA-World. Η ζωή άρχισε με το RNA την προέλευση της ζωής Σύγχρονες θεωρίες RNA του κόσμου

Η τρέχουσα έκδοση της σελίδας δεν έχει ακόμη ελεγχθεί.

Η τρέχουσα έκδοση της σελίδας δεν έχει ακόμη ελεγχθεί από έμπειρους συμμετέχοντες και μπορεί να διαφέρουν σημαντικά από τις δοκιμασμένες 15 Ιουλίου 2019. Απαιτούν ελέγχοι.

Κόσμος RNA - Το υποθετικό στάδιο της διαβίωσης στη Γη, όταν και οι δύο λειτουργίες της αποθήκευσης γενετικών πληροφοριών και η κατάλυση χημικών αντιδράσεων πραγματοποιήθηκε με σύνολο μορίων ριβονουκλεϊνικού οξέος. Στη συνέχεια, το σύγχρονο DNA -RNK-Clean Life προέκυψε από τις ενώσεις τους, μια διαχωρισμένη μεμβράνη από το εξωτερικό περιβάλλον. Η ιδέα του Παγκόσμιου ΡΝΑ εκφράστηκε για πρώτη φορά από τον Karl Vysoz το 1968, ανέπτυξε αργότερα τον Leslie Ordhell \u200b\u200bκαι τελικά διατυπώθηκε από τον Walter Hilbert το 1986.

Στους ζωντανούς οργανισμούς, σχεδόν όλες οι διεργασίες συμβαίνουν κυρίως λόγω των ενζύμων της φύσης πρωτεϊνών. Ωστόσο, οι πρωτεΐνες δεν μπορούν να οργανωθούν και να συντεθούν στο κελί de novo. Με βάση τις πληροφορίες που τοποθετούνται στο DNA. Αλλά ο διπλασιασμός του DNA οφείλεται μόνο στη συμμετοχή πρωτεϊνών και RNA. Ένας κλειστός κύκλος σχηματίζεται, λόγω της οποίας, στο πλαίσιο της θεωρίας της αυτο-θρησκείας της ζωής, ήταν απαραίτητο να αναγνωριστεί η ανάγκη όχι μόνο της αληθινής σύνθεσης και των δύο κατηγοριών μορίων, αλλά και μια αυθόρμητη εμφάνιση ενός συγκροτήματος σύστημα της σχέσης τους.

Έτσι, το RNA θα μπορούσε να είναι πλήρως αυτόνομα, να καταλυαστεί τις "μεταβολικές" αντιδράσεις, για παράδειγμα, τη σύνθεση των νέων ριβονουκλεοτιδίων και αυτοεπιπλασιασμού, διατηρώντας από την "γενιά" στις καταλυτικές ιδιότητες "γενιάς". Η συσσώρευση τυχαίων μεταλλάξεων οδήγησε στην εμφάνιση του RNA καταλύοντας τη σύνθεση ορισμένων πρωτεϊνών, οι οποίες είναι ένας πιο αποτελεσματικός καταλύτης και επομένως αυτές οι μεταλλάξεις σταθεροποιήθηκαν κατά τη διάρκεια της φυσικής επιλογής. Από την άλλη πλευρά, έχουν προκύψει εξειδικευμένες εγκαταστάσεις αποθήκευσης γενετικών πληροφοριών - DNA. Το RNA έχει διατηρηθεί μεταξύ τους ως ενδιάμεσος.

Τα αποτυπώματα του παγκόσμιου RNA παρέμειναν στα σύγχρονα ζωντανά κύτταρα και το RNA συμμετέχει σε κρίσιμες διαδικασίες κυτταρικής ζωής:

Το 2017 παρουσιάστηκε η πιθανότητα αυτο-συναρμολόγησης ουριδίνης από ριβόζη, ουρακίλη και φωσφορικό οξύ.

Η ικανότητα των μορίων RNA στην εξέλιξη αποδείχθηκε σαφώς σε διάφορα πειράματα. Ακόμη και πριν από το άνοιγμα της δραστηριότητας του καταλυτικού RNA, τα πειράματα αυτά διεξήγαγαν εντολές Leslie με συναδέλφους στην Καλιφόρνια. Προστέθηκαν στον σωλήνα με δηλητήριο RNA - το βρωμιούχο αιθίδιο, αναστέλλοντας τη σύνθεση RNA. Αρχικά, η βηματοδότηση σύνθεσης επιβραδύνθηκε με δηλητήριο, αλλά περίπου μετά από εννέα "γενεές πνευματικότητας" της εξέλιξης στη διαδικασία της φυσικής επιλογής έφερε μια νέα φυλή RNA, ανθεκτική στο δηλητήριο. Με συνεπείς δόσεις διπλασιασμού δηλητηρίου, η φυλή RNA απομακρύνθηκε, ανθεκτικά σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις. Συνολικά, οι 100 διάτρητες γενεές άλλαξαν στο πείραμα (και πολύ περισσότερες γενιές RNA, καθώς οι γενιές αντικαταστάθηκαν μέσα σε κάθε δοκιμαστικό σωλήνα). Αν και σε αυτό το πείραμα, η αντιγραφή RNA προστέθηκε στο διάλυμα από τους ίδιους τους πειραματισμούς, η σειρά διαπίστωσε ότι το RNA είναι ικανό να είναι αυθόρμητη αυτο-αντιγραφή, χωρίς να προσθέσει ένα ένζυμο, αν και πολύ πιο αργή.

Ένα πρόσθετο πείραμα αργότερα πραγματοποιήθηκε στο εργαστήριο της γερμανικής σχολής του Manfred Eygen. Ανακάλυψε το αυθόρμητο μόριο RNA ριζωμάτων σε δοκιμαστικό σωλήνα με ένα υπόστρωμα και το RNA αντίγραφο. Δημιουργήθηκε σταδιακά αυξανόμενη εξέλιξη.

Μετά το άνοιγμα της καταλυτικής δραστικότητας του RNA (ribosims), η εξέλιξή τους σε μια αυτοματοποιημένη συσκευή υπό τον έλεγχο ενός υπολογιστή παρατηρήθηκε στα πειράματα του Brian Pegel και του Gerald Joyce από το ερευνητικό Ινστιτούτο Suripps στην Καλιφόρνια το 2008. Ο παράγοντας που παίζει το ρόλο της πίεσης επιλογής ήταν οι περιορισμοί του υποστρώματος, όπου συμπεριλήφθηκαν τα ολιγονουκλεοτίδια, τα οποία ribosim αναγνωρίζουν και συνδέονται με τον εαυτό του και τα νουκλεοτίδια για τη σύνθεση RNA και DNA. Κατά την κατασκευή αντιγράφων, υπήρχαν μερικές φορές ελαττώματα - μεταλλάξεις - που επηρεάζουν την καταλυτική τους δραστηριότητα (για να επιταχύνουν τη διαδικασία αρκετές φορές το μίγμα μεταλλάχθηκε με μια αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης χρησιμοποιώντας το "ανακριβτερό" polymeraz). Σε αυτή τη βάση, πραγματοποιήθηκε η επιλογή των μορίων: τα ταχύτερα μόρια αντιγραφής γρήγορα άρχισαν να κυριαρχούν στο μέσο. Στη συνέχεια απομακρύνθηκε το 90% του μίγματος και προστέθηκε ένα νέο μίγμα αντί με υπόστρωμα και ένζυμα και ο κύκλος επαναλήφθηκε και πάλι. Για 3 ημέρες, η καταλυτική δραστικότητα των μορίων λόγω μόνο 11 μεταλλάξεων αυξήθηκε κατά 90 φορές.

Αυτά τα πειράματα αποδεικνύουν ότι τα πρώτα μόρια RNA δεν έπρεπε να έχουν επαρκώς καλές καταλυτικές ιδιότητες. Αναπτύχθηκαν αργότερα κατά την εξέλιξη υπό τη δράση της φυσικής επιλογής.

Το 2009, οι καναδοί βιοχημικοί από το Πανεπιστήμιο του Μόντρεαλ του Κ. Bokov και του S. Steinberg, έχοντας μελετήσει το κύριο συστατικό του ριβοσώματος του βακτηρίου Escherichia Coli, το 23S-RRNA μόριο, έδειξε πώς από σχετικά μικρές και απλές ριβοσύψεις θα μπορούσαν να αναπτύξουν έναν μηχανισμό σύνθεσης πρωτεϊνών. Το μόριο χωρίστηκε σε 60 σε σχέση με ανεξάρτητους δομικά μπλοκ, το κύριο τμήμα του οποίου είναι το καταλυτικό κέντρο (κέντρο πεπτιδυλ-τρανσφεράσης, PTC, πεπτιδυλ-τρανσφεράση κέντρο) υπεύθυνο για μεταβαπτίνον (σχηματισμός επικοινωνίας πεπτιδίου). Εμφανίστηκε ότι όλα αυτά τα μπλοκ μπορούν να αποσυνδεθούν διαδοχικά από το μόριο χωρίς την καταστροφή του εναπομείναντος μέρους του μέχρις ότου παραμείνει το κέντρο μεταφοράς. Ταυτόχρονα, διατηρεί την ικανότητα να καταλύει την μεταβατικοποίηση. Εάν κάθε σύνδεση μεταξύ των μπλοκ μορίων είναι να υπάρχει υπό τη μορφή ενός βέλους που κατευθύνεται από αυτό το μπλοκ, το οποίο δεν καταστρέφεται κατά τη διάρκεια του διαχωρισμού, στη μονάδα που καταστρέφεται, τότε τέτοια βέλη δεν σχηματίζουν ένα μόνο κλειστό δακτύλιο. Εάν η κατεύθυνση της σχέσης ήταν τυχαία, η πιθανότητα αυτού θα ήταν μικρότερη από ένα δισεκατομμύριο. Κατά συνέπεια, μια τέτοια φύση των συνδέσμων αντανακλά την αλληλουχία της σταδιακής προσθήκης μπλοκ στη διαδικασία της εξέλιξης του μορίου, που οι ερευνητές κατάφεραν να ανακατασκευάσουν λεπτομερώς. Έτσι, η προέλευση της ζωής θα μπορούσε να αποτελέσει σχετικά απλή ριβοσύιμ - το κέντρο PTC του μορίου 23S-rRNA, στο οποίο προστέθηκαν νέα μπλοκ, βελτιώνοντας τη διαδικασία σύνθεσης πρωτεϊνών. Το ίδιο το PTC αποτελείται από δύο συμμετρικές λεπίδες, καθένα από τα οποία κρατάει το CCA "-Helos ένα μόριο trNA. Θεωρείται ότι μια τέτοια δομή προέκυψε ως αποτέλεσμα της αλληλεπικάλυψης (διπλασιασμού) μιας λεπίδας πηγής. Η μέθοδος τεχνητής εξέλιξης ελήφθη Λειτουργικό RNA (RIPOSIS) ικανό να καταλυθεί το ανυποειδώς. Η δομή αυτών των τεχνητά προερχόμενων ribosims είναι πολύ κοντά στη δομή των πρωτοιμοκόμων, τα οποία οι συγγραφείς έχουν "υπολογιστεί".

Σχετικά με το πώς έμοιαζε η αυτοσεπεξεργασμένη σύστημα RNA, υπάρχουν διαφορετικές υποθέσεις. Τις περισσότερες φορές υπάρχει ανάγκη συσσώρευσης μεμβρανών RNA ή τοποθέτηση RNA στην επιφάνεια των ορυκτών και στον χώρο πόρων των χαλαρών βράχων. Στη δεκαετία του 1990, ο Α. Β. Chetverin με υπαλλήλους έδειξε την ικανότητα του RNA να σχηματίσει μοριακές αποικίες σε πηκτές και στερεά υποστρώματα κατά τη δημιουργία συνθηκών αναπαραγωγής. Υπήρξε ελεύθερη ανταλλαγή μορίων, η οποία όταν μια σύγκρουση θα μπορούσε να ανταλλάξει περιοχές, οι οποίες έδειξαν πειραματικά. Το σύνολο των αποικιών σε σχέση με αυτό γρήγορα εξελίχθηκε.

Μετά την εμφάνιση πρωτεϊνικής σύνθεσης μιας αποικίας, ικανή να δημιουργήσει ένζυμα, που αναπτύχθηκε με μεγαλύτερη επιτυχία. Μία ακόμη πιο επιτυχημένες αποικίες, σχημάτισαν έναν πιο αξιόπιστο μηχανισμό για την αποθήκευση πληροφοριών σε DNA και, τέλος, διαχωρίστηκε από τον εξωτερικό κόσμο μιας λιπιδικής μεμβράνης, εμποδίζοντας τη διασπορά των μορίων τους.

Τα προ-βιοτικά μοντέλα στα οποία δημιουργούνται νουκλεοτίδια είναι ασυμβίβαστα με τις συνθήκες που είναι απαραίτητες για τη δημιουργία σακχάρων (λόγω της μεγάλης συγκέντρωσης φορμαλδεΰδης). Έτσι θα πρέπει να συντίθενται σε διαφορετικά μέρη και στη συνέχεια να μεταφερθούν σε κάποιο μέρος. Ωστόσο, δεν αντιδρούν στο νερό. Η άνυδρη αντίδραση δεσμεύει εύκολα τα σεμινάρια με σάκχαρα, αλλά μόνο το 8% από αυτούς συνδέουν το σωστό άτομο άνθρακα σε ζάχαρη με το σωστό άτομο αζώτου με βάση. Οι πυριμιδίνες, ωστόσο, δεν θα αντιδράσουν με ριβόζα, ακόμη και σε άνυδρες συνθήκες.

Επιπροσθέτως, τα φωσφορικά άλατα που είναι απαραίτητα για τη σύνθεση είναι εξαιρετικά σπάνιες, καθώς πέφτουν εύκολα στο ίζημα. Με την εισαγωγή φωσφορικών, το τελευταίο πρέπει να συνδεθεί γρήγορα με τη σωστή ομάδα νουκλεοτιδίων υδροξυλίου.

Τα νουκλεοτίδια μπορούν να σχηματίσουν RNA, πρέπει να ενεργοποιηθούν οι ίδιοι. Τα ενεργοποιημένα νουκλεοτίδια πουτρίνης σχηματίζουν μικρές αλυσίδες σε ένα υπάρχον πρότυπο RNA πυριμιδίνης, αλλά αυτή η διαδικασία δεν συνεχίζεται αντίθετα επειδή τα νουκλεοτίδια πυριμιδίνης δεν είναι πολυμερισμένα τόσο εύκολα.

Μια άλλη υπόθεση της Abiogenic Synthesis RNA, που έχει σχεδιαστεί για την επίλυση του προβλήματος της χαμηλής εκτιμώμενης πιθανότητας της σύνθεσης RNA, είναι η υπόθεση του κόσμου των πολυαρωματικών υδρογονανθράκων που προτείνονται το 2004 και υποδηλώνοντας τη σύνθεση μορίων RNA με βάση μια στοίβα από πολυαματικούς δακτυλίους.

Στην πραγματικότητα, τόσο η υπόθεση "προ-RNA των κόσμων" δεν απορρίπτεται την υπόθεση του κόσμου του RNA και την τροποποιεί με την απόσπαση της αρχικής σύνθεσης των αναδιπλασιαστικών μακρομορίων του RNA στα πρωτογενή μεταβολικά διαμερίσματα, είτε στην επιφάνεια των συνεργατών, πιέζοντας το "Κόσμος του RNA" στο δεύτερο στάδιο

Υποψήφιος των Βιολογικών Επιστημών S. Grigorovich.

Την αρχική αυγή της ιστορίας της, όταν ένα άτομο απέκτησε ένα μυαλό, και μαζί του και την ικανότητα να αφηρούν τη σκέψη, έγινε κρατούμενος από μια ανυπέρβλητη ανάγκη να εξηγήσει τα πάντα. Γιατί ο ήλιος και η φεγγάρι λάμπει; Γιατί ρέει ο ποταμός; Πώς είναι ο κόσμος; Φυσικά, ένα από τα πιο σημαντικά ερωτήματα σχετικά με την ουσία της ζωής. Η απότομη διαφορά μεταξύ της διαβίωσης, της καλλιέργειας, από τους νεκρούς, εξακολουθεί να ήταν πολύ στραμμένος στα μάτια, ώστε να μπορεί να αγνοηθεί.

Ο πρώτος ιός που περιγράφεται από τον D. Ivanovo το 1892 είναι ένας ιός μωσαϊκού καπνού. Χάρη σε αυτή την ανακάλυψη, έγινε σαφές ότι υπάρχουν ζωντανά πλάσματα πιο πρωτόγονα από το κελί.

Ρωσικός μικροβιολόγος Δ. Ι. Ιβανόφσκι (1864-1920), ιδρυτής της ιολογίας.

Το 1924, ο Α. Ι. Ο Oparin (1894-1980) πρότεινε ότι στην ατμόσφαιρα μιας νεαρής γης, που αποτελείται από υδρογόνο, μεθάνιο, αμμωνία, διοξείδιο του άνθρακα και υδρατμούς, θα μπορούσαν να συντεθούν αμινοξέα, τα οποία στη συνέχεια συνδέονται αυθόρμητα σε πρωτεΐνες.

Ο Αμερικανός βιολόγος Oswald Everver επιδεικνύει πειράματα με βακτήρια, τα οποία είναι ακριβώς νουκλεϊνικά οξέα που είναι υπεύθυνα για τη μεταφορά κληρονομικών ιδιοτήτων.

Συγκριτικό RNA και δομή DNA.

Δύο διαστάσεων χωρικής δομής της ριβότητας του απλούστερου σώματος τετραυύμων.

Εννοιολογική εικόνα του ριβοσώματος - μοριακή μηχανή για τη σύνθεση πρωτεϊνών.

Το σχέδιο της διαδικασίας της "εξέλιξης στο σωλήνα" (επιλογή επιλογής).

Ο Louis Pasteur (1822-1895) ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά ότι οι κρύσταλλοι της ίδιας ουσίας - το νικητικό οξύ - μπορεί να έχει δύο καθρέφτες-συμμετρικές χωρικές διαμορφώσεις.

Στις αρχές της δεκαετίας του 1950, ο Miller από το Πανεπιστήμιο του Σικάγο (ΗΠΑ) είχε κάνει το πρώτο πείραμα που προσομοιώνει τις χημικές αντιδράσεις που θα μπορούσαν να ρέουν σε μια νεαρή γη.

Χειρικά μόρια, όπως αμινοξέα, καθρέφτη συμμετρικά ως αριστερά και δεξιά. Ο όρος "χειροβομβία" προέρχεται από την ελληνική λέξη "Χίρος" - το χέρι.

Θεωρία του Κόσμου RNA.

Επιστήμη και ζωή // εικονογράφηση

Σε κάθε στάδιο της ιστορίας, οι άνθρωποι προσέφεραν την απόφασή τους να ξεφύγουν την εμφάνιση της ζωής στον πλανήτη μας. Ο αρχαίος που δεν γνώριζε τις λέξεις "Επιστήμη" βρέθηκε για μια άγνωστη απλή και οικονομικά προσιτή εξήγηση: "Όλα όσα είναι γύρω από κάποιον που δημιουργήθηκε από κάποιον." Έτσι εμφανίστηκαν οι θεοί.

Από την αρχή των αρχαίων πολιτισμών στην Αίγυπτο, την Κίνα, στη συνέχεια στο λίκνο της σύγχρονης επιστήμης - Ελλάδα, μέχρι τα μέσα αιώνα, η κύρια μέθοδος γνώσης του κόσμου εξυπηρετούσε παρατηρήσεις και απόψεις των "αρχών". Οι μόνιμες παρατηρήσεις μαρτυρούν αδιαμφισβήτητα ότι η διαβίωση υπό την τήρηση ορισμένων συνθηκών εμφανίζεται από τη μη διαβίωση: τα κουνούπια και τα κροκόδειλα - από το βάλτο Tina, μύγες - από σήψη τροφής και ποντίκια από βρώμικα λινά, που αποστέλλονται από το σιτάρι. Είναι σημαντικό μόνο να παρατηρήσετε μια ορισμένη θερμοκρασία και υγρασία.

Οι ευρωπαϊκοί «επιστήμονες» του Μεσαίωνα, που στηρίζονται στο θρησκευτικό δόγμα για τη δημιουργία του κόσμου και η ακατανόητη ικανότητα των θεϊκών σχεδίων, θεωρήθηκε πιθανό να υποστηρίξει τη γέννηση της ζωής μόνο εντός της Βίβλου και των θρησκευτικών γραφών. Η ουσία της δημιουργίας του Θεού είναι αδύνατο να κατανοηθεί, αλλά μπορείτε μόνο να "διευκρινίσετε", χρησιμοποιώντας πληροφορίες από τα ιερά κείμενα ή υπό την επίδραση της θεϊκής έμπνευσης. Ο έλεγχος της υπόθεσης εκείνη τη στιγμή θεωρήθηκε κακός τόνος και κάθε προσπάθεια να αμφισβητήσει τη γνώμη της Ιερής Εκκλησίας θεωρήθηκε ως αγέννητο, αίρεση και θυσία.

Η γνώση της ζωής που έχει τραβηχτεί στη θέση του. Η κορυφή της επιστημονικής σκέψης για δύο χιλιάδες χρόνια παρέμεινε τα επιτεύγματα των φιλοσόφων της αρχαίας Ελλάδας. Οι σημαντικότεροι από αυτούς ήταν ο Πλάτωνας (428/427 - 347. π.Χ.) και ο φοιτητής του Αριστοτέλης (384 - 322 π.Χ. Ε.). Το Plato, μεταξύ άλλων, πρότεινε μια ιδέα ενός κινουμένων σχεδίων αρχικά άψυχα το ζήτημα χάρη στην ίδρυση μιας αθάνατης άυλαβης ψυχής σε αυτό - "ψυχή". Έτσι υπήρξε μια θεωρία της αυτο-μετεγκατάστασης ενός ζωντανού μη διαβίωσης.

Μεγάλη για την επιστήμη η λέξη "πείραμα" ήρθε με την εποχή της Αναγέννησης. Δύο χιλιάδες χρόνια χρειάζονταν για ένα άτομο να αποφασίσει να αμφιβάλλει την απαραίτητη ικανότητα των έγκυρων δηλώσεων των επιστημόνων της αρχαιότητας. Ένας από τους πρώτους γενναίους φίλους που μας γνωρίζει ήταν ο ιταλός γιατρός Francisco Radi (1626 - 1698). Πέρασε μια εξαιρετικά απλή, αλλά θεαματική εμπειρία: τοποθετώντας σε διάφορα σκάφη σε ένα κομμάτι κρέατος, ένα από αυτά που καλύπτεται με ένα πυκνό πανί, άλλους - Marley, και το τρίτο αριστερά ανοιχτό. Το γεγονός ότι οι προνύμφες μύγες αναπτύχθηκαν μόνο σε ανοιχτά σκάφη (οι οποίες οι κούπες θα μπορούσαν να καθίσουν), αλλά όχι στο κλειστό (στην οποία ήταν ακόμα η Air Access), απότομα αντιφαδεμένες τις πεποιθήσεις των υποστηρικτών του Πλάτωνα και του Αριστοτέλη για την ακατανόητη δύναμη ζωής, που φορούσαν στον αέρα και τη μετατροπή της μη ζωντανής ύλης ζουν.

Αυτά τα πειραματικά πειράματα έθεσαν την έναρξη της περιόδου των σκληρών μάχες μεταξύ των δύο ομάδων επιστημόνων: οι ζωτικοί και μηχανικοί. Η ουσία της διαφοράς ήταν στην ερώτηση: "Μπορεί η λειτουργία (και την εμφάνιση) των ζωντανών να εξηγηθούν από τους φυσικούς νόμους, ισχύουν και για την άψυχη ύλη;" Οι ζωτικοί μας απάντησαν αρνητικά. "Κλειδί - μόνο από το κελί, όλοι ζωντανοί - μόνο από το ζωντανό!" Η διάταξη αυτή προχώρησε στη μέση του 19ου αιώνα έχει γίνει ένα πανό ζωτικής εξουσίας. Το πολύ παράδοξο σε αυτή τη διαφορά είναι ότι ακόμη και σήμερα, γνωρίζοντας για την "άψυχη" φύση των συστατικών του σώματός μας των ατόμων και των μορίων μας και γενικά συμφωνώντας με μηχανιστική άποψη, οι επιστήμονες δεν έχουν πειραματική επιβεβαίωση της δυνατότητας της δυνατότητας του Προέλευση της κυτταρικής ζωής από την άψυχη ύλη. Κανείς δεν ήταν ακόμη σε θέση να "συνθέσει" ακόμα και το πιο πρωτόγονο κελί από το "ανόργανο" παρόν έξω από τους ζωντανούς οργανισμούς, "μέρη". Έτσι, το τελευταίο σημείο αυτής της προθεσμίας εποχής εξακολουθεί να παραδοθεί.

Πώς θα μπορούσε να προκύψει η ζωή στη Γη; Κοινή χρήση των θέσεων της μηχανικής, είναι ευκολότερο να φανταστείτε ότι η ζωή έπρεπε να προκύψει πρώτα σε κάποια πολύ απλή, πρωτογενή μορφή. Αλλά, παρά την απλότητα της δομής, θα πρέπει ακόμα να είναι ζωή, δηλαδή, τι έχει ένα ελάχιστο σύνολο ιδιοτήτων που διακρίνουν ζωντανά από μη ζουν.

Ποιες είναι αυτές οι κρίσιμες ιδιότητες; Τι, στην πραγματικότητα, διακρίνει να ζει από τη μη διαβίωση;

Μέχρι το τέλος του 19ου αιώνα, οι επιστήμονες ήταν πεπεισμένοι ότι όλα τα ζωντανά πράγματα χτίστηκαν από τα κελιά, και αυτή είναι η πιο προφανής διάκριση από την άψυχη ύλη. Έτσι, σκεφτόταν πριν από την ανακάλυψη ιών, οι οποίες, αν και λιγότερο από όλα τα γνωστά κύτταρα, μπορούν να μολύνουν ενεργά άλλους οργανισμούς, πολλαπλασιάζονται σε αυτά και να παράγουν απογόνους, οι οποίες έχουν τις ίδιες (ή πολύ παρόμοιες) βιολογικές ιδιότητες. Ο πρώτος από τους ανιχνευθέντες ιούς, ο ιός μωσαϊκού καπνού, περιγράφεται από τον ρωσικό επιστήμονα Dmitry Ivanovsky (1864-1920) το 1892. Έκτοτε, έχει γίνει σαφές ότι περισσότερες πρωτόγονες δημιουργίες από τα κύτταρα μπορούν επίσης να διεκδικήσουν το δικαίωμα να ονομάζεται Ζωή.

Η ανακάλυψη των ιών, και στη συνέχεια ακόμη πιο πρωταρχικές μορφές διαβίωσης - ιριδάκια, ως αποτέλεσμα, διαμορφώνουν ένα ελάχιστο σύνολο ιδιοτήτων που είναι απαραίτητες και επαρκείς έτσι ώστε το αντικείμενο υπό μελέτη να μπορεί να καλείται ζωντανός. Πρώτον, πρέπει να είναι σε θέση να αναπαραχθεί έτσι. Αυτό, ωστόσο, δεν είναι η μόνη προϋπόθεση. Εάν η υποθετική κύρια ουσία ζωής (για παράδειγμα, ένα πρωτόγονο κύτταρο ή μόριο) ήταν ικανό μόνο να παράγει απλώς τα ακριβή αντίγραφα τους, θα ήταν τελικά σε θέση να επιβιώσουν στην αλλαγή των περιβαλλοντικών συνθηκών στη νεαρή γη και το σχηματισμό άλλων, πιο περίπλοκου Οι μορφές (εξέλιξη) θα ήταν αδύνατο. Κατά συνέπεια, το υποτιθέμενο πρωτόγονο μας «όριο πρωτοεξοδότησης» μπορεί να οριστεί ως κάτι, το πιο όσο το δυνατόν πιο απλά, αλλά ταυτόχρονα μπορεί να αλλάξει και να μεταδώσει τις ιδιότητές του στους απογόνους.

Τα τελευταία χρόνια, όλο και περισσότεροι υποστηρικτές βρίσκουν αυτή τη θεωρία της εμφάνισης της ζωής, καθιστώντας κυρίαρχη την επίλυση αυτού του ζητήματος. Η ουσία του είναι ότι οι ιδρυτές της ζωής δεν ήταν πρωτεΐνες, αλλά μόρια RNA. Ο σχηματισμός συστατικών των μονομερών συνδέσμων των κύκλων RNA - υδατανθράκων RNA ριβόζης και ετεροκυκλικών βάσεων - όπως ήδη εμφανίζεται, δεν εμπόδισε τις θεμελιώδεις δυσκολίες. Είναι πολύ πιο δύσκολο να φανταστεί κανείς τη διαδικασία σχηματισμού άμεσου νουκλεοσιδίου και στη συνέχεια τη σύνδεση του τελευταίου στο NC. Πράγματι, υπό τις συνθήκες της διαδικασίας ομοιοφιλίνης σε ένα αέριο ή ένα υγρό μέσο, \u200b\u200bμια τέτοια σύνθεση θα μπορούσε να είναι εξαιρετικά δύσκολη. Εντούτοις, είναι σχετικά εύκολο να διεξαχθεί υπό συνθήκες ετεροφάσης σε ένα στερεό υπόστρωμα. Πολλά ορυκτά του φλοιού της Γης δρουν ως το τελευταίο: ανθρακικό ασβέστιο, καολινίτιδα, μονοριλλονίτης, ενώσεις αλουμινίου, ζεόλιθοι. Ταυτόχρονα, συμβάλλουν όχι μόνο για την επιτάχυνση της σύνθεσης, αλλά και τον σωστό προσανατολισμό των συστατικών που αντιδρά. Σε τέτοια υποστρώματα, διεξήχθη ένα σταυροκομείο πρώτης νουκλεοσιδίου και στη συνέχεια ο σχηματισμός ενός διεπαγγελματικού δεσμού με τη συμμετοχή του φωσφορικού οξέος ή των παραγώγων του. Για παράδειγμα, ήταν δυνατό να διεξαχθεί η σύνθεση της ολιγιστινιδίνης, δηλαδή το βραχυπρόθεσμο μόριο RNA που αποτελείται από έναν μόνο τύπο νουκλεοσιδίου, σε ένα υπόστρωμα Montmorillonite από 5 "-φωσφοριδιδαζιδαζιδαζιδωμένο Citidin. τύπους. Είναι ενδιαφέρον ότι το RNA η αλυσίδα ήταν σταθερή ένα σταθερό μακρύ χρόνο. Ταυτόχρονα, τα μακρά ολιγονουκλεοτίδια, που βρίσκονται σε μια ορυκτή μήτρα, θα μπορούσαν να δεσμευτούν με τον σχηματισμό δεσμών υδρογόνου μεταξύ συμπληρωματικών βάσεων. μεταξύ αυτών των δι- και τρινουκλεοτιδίων, του διοπυροκλεοτιδίου Οι επικοινωνίες θα μπορούσαν επίσης να διαμορφωθούν. Έτσι, η σύνθεση της θυγατρικής RNA διεξήχθη σε μήτρα RNA, δηλαδή ένα ανάλογο της μεταγραφής. Μια παρόμοια αλληλουχία λειτουργιών θα μπορούσε επίσης να συμβεί στην περίπτωση μιας μήτρας-κατευθυντικής σύνθεσης πεπτιδίων σε RNA: μεμονωμένες δι- και τα τριανοξλεοτίδια συσχετίστηκαν με μόρια AK, για παράδειγμα, λόγω υδρόφοβων αλληλεπιδράσεων ή δεσμών υδρογόνου και τα μεταφέρθηκαν στη μήτρα RNA. Με ένα μόριο RNA di- και ένα τρίτο Ο Cleotylis αλληλεπίδρασε με δεσμούς υδρογόνου. Ως αποτέλεσμα, κοντά στο κύκλωμα RNA δημιουργούν νουκλεοτίδια που μεταφέρουν το AK. Εάν εντοπίστηκαν στενά μεταξύ τους, κατέστη δυνατό να σχηματιστούν πεπτιδικά δεσμούς μεταξύ των μορίων ΑΚ με το σχηματισμό ενός πολυπεπτιδίου - μια μικρή "πρωτεΐνη". Έτσι, εφαρμόστηκε η αντίδραση εκπομπής και χωρίς τη συμμετοχή πρωτεϊνών-ένζυμα. Είναι ιδιαίτερα σημαντικό να υπογραμμιστεί ότι όλες αυτές οι διεργασίες διεξήχθησαν ιδιαίτερα συγκεκριμένα, καθώς ο σχηματισμός δεσμών υδρογόνου μεταξύ διαφορετικών μορίων είναι μάλλον επιλεκτικός: οι πιο σταθερές αυτές οι αλληλεπίδρασης στις οποίες εφαρμόζεται ο μεγαλύτερος αριθμός δεσμών υδρογόνου. Σε συνθήκες ισορροπίας των διαδικασιών, η επιλεκτικότητα αυτή οδήγησε στην αναπαραγωγή ορισμένων μορίων: κάθε μήτρα "παραγόμενη" προϊόντα που είναι εγγενής μόνο σε αυτήν. Μια τέτοια σύνθεση θα μπορούσε να κρατηθεί σε πρωτογενείς καπάκια. Αυτό οδήγησε στη συσσώρευση ενός σαφώς καθορισμένου συνόλου βιομορίων σε κάθε ένα από αυτά, ωστόσο, η ποικιλομορφία των ίδιων των σταγόνων και οι συνθήκες στις οποίες υπήρχαν, έδωσαν μεγάλες ευκαιρίες για την επιλογή των πιο σταθερών σταγονιδίων, η οποία ήταν ήδη πρωτό deevolution. Αυτοεπιχειρησιακή κατανομή των σταγόνων όλα αυξημένα σε μέγεθος και συνεχώς έγιναν πιο περίπλοκες, με τη συμμετοχή νέων και νέων ουσιών. Έτσι θα μπορούσε να προκύψει το πρώτο κελί.

Υπάρχει, ωστόσο, μια ασάφεια, αν το RNA ήταν το πρώτο μόριο που σχηματίζει τη ζωή ή υπήρχαν πιο αρχαίοι προκατόχους. Πριν από λίγο καιρό, η σύνθεση μιας ουσίας χίμαιρα, που ονομάζεται πεπτιδουκλεϊκό οξύ (ΡΝΑ), στον οποίο ο σκελετός των αλυσίδων σχηματίστηκε με μόρια αμινοξέων, σε αυτόν τον σκελετό της Ν- (2-αμινοαιθυλ) γλυκίνης και οι ετεροκυκλικές βάσεις . Έτσι, το καλώδιο σακκροσφωσφορικού καλωδίου αντικαταστάθηκε με ένα πολυπεπτίδιο. Επί του παρόντος, ορισμένοι ερευνητές θεωρούν ότι το ΡΝΑ ως υποψήφιο για τον ρόλο ενός πιθανού προκάτοχου RNA, αν και ο πρεβιοτικός ρόλος του PNK εξακολουθεί να αποδειχθεί αυστηρά.

Μεταξύ των σύγχρονων εννοιών της γέννησης της ζωής, μία από τις δεσπόζουσες διατάξεις καταλαμβάνει τη θεωρία του RNA-World. Ας προσπαθήσουμε να καταλάβουμε τι είναι.

Οι ανακαλύψεις στη μοριακή βιολογία του περασμένου αιώνα οδήγησαν την ανθρωπότητα να κατανοήσουν τη ζωή της ζωής στο χημικό επίπεδο. Αποδείχθηκε ότι η βάση της ζωτικής δραστηριότητας οποιουδήποτε οργανισμού είναι δύο ομάδες ουσιών-βιοπολυμερών: πρωτεΐνες και νουκλεϊνικά οξέα.

Οι πρωτεΐνες των οποίων οι μακρές, έντονες έλασης αλυσίδες αποτελούνται από δεκάδες και εκατοντάδες συσχετισμένα αμινοξέα, εκτελούν το ρόλο των οργάνων εργασίας και του καθολικού οικοδομικού υλικού στο κελί. Οι πρωτεΐνες-ένζυμα επιταχύνουν και κατευθύνουν όλες τις χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν στο κελί, σχηματίζοντας την εμφάνισή του.

Αλλά οι πρωτεΐνες είναι προσωρινά εργαλεία, η ανάγκη για την οποία αλλάζει διαρκώς μέσω της ζωής του σώματος. Για να αποθηκεύσετε τις ίδιες πληροφορίες σχετικά με τις πρωτεΐνες και επομένως, η δομή του ίδιου του οργανισμού χρησιμοποιεί νουκλεϊνικά οξέα - DNA (δεοξυριβονουκλεϊκό οξύ) και RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ). Αυτά τα μακρά μόρια, χτίστηκαν από τέσσερις τύπους νουκλεοτιδίων που κρύβονται ο ένας από τον άλλο, είναι πολύ παρόμοια στη δομή, αλλά έχουν διαφορετικές ιδιότητες. Δύο κυκλώματα DNA που κατευθύνονται σε διαφορετικές κατευθύνσεις σχηματίζουν μια άκαμπτη και σταθερή διπλή σπειροειδή σε εκατομμύρια ζευγάρια νουκλεοτιδίων. Το RNA σχηματίζει σχετικά μικρές αλυσίδες που υπόκεινται σε μια ποικιλία χημικών αντιδράσεων και πλεγμάτων από τους ίδιους τους βρόχους.

Τη δομή του μορίου ϋΝΑ. Εικόνα: Richard Wheeler / Wikimedia

Μια τέτοια διαφορετική δομή εξηγείται από τους επιστήμονες ριζικά διαφορετικές λειτουργίες του DNA και του RNA. Το DNA αποδείχθηκε ότι είναι αξιόπιστο, μακροπρόθεσμη αποθήκευση πληροφοριών σχετικά με τις πρωτεΐνες του σώματος και το RNA είναι ένας κινητός, βραχύβιος φορέας πληροφοριών. Συνεταιρίζεται από πρωτεΐνες-πολυμεράσες σε μήτρα DNA και είναι υπεύθυνη για την αποσύνδεση των πληροφοριών που καταγράφονται στο DNA, καθώς και για τη συναρμολόγηση πρωτεϊνών σε σχέδιο DNA.

Όλες αυτές οι γνώσεις της γνώσης συσσωρεύτηκαν από επιστήμονες από τα μέσα της δεκαετίας του '60 του περασμένου αιώνα, καθιστώντας τον πρόδρομο της παρούσας βιοτεχνολογικής επανάστασης. Αλλά ταυτόχρονα έβαλε τους επιστήμονες που υποφέρουν από το πρόβλημα της γέννησης της ζωής, πριν από το παράδοξο.

Για την ύπαρξη του πρώτου "ζωντανού", δηλαδή, βιοχημικά συστήματα ικανά να αναπαραχθούν και αυτοσυντηρούν, επαρκές DNA, RNA και πρωτεΐνες. Με το ρόλο του RNA, όλα φαίνονται κατανοητά - ένα τυπικό μόριο στις φουσκάλες, οι οποίες δεν μπορούν πραγματικά να γνωρίζουν πώς και δεν επιλύουν, αλλά είναι απαραίτητο να μεταφερθούν πληροφορίες από το DNA και τους μηχανισμούς εργασίας για το συγκρότημα πρωτεϊνών. Αλλά οι πρωτεΐνες και οι DNAS έπρεπε σαφώς να καταλάβουν μια κεντρική θέση στη ζωγραφική του προϊστορικού κόσμου.

Πληροφορίες σχετικά με τη δομή των καταλυτών πρωτεϊνών που μπορούν να παραμείνουν, καταγράφονται μόνο στη δομή ϋΝΑ. Ταυτόχρονα, σταθερό DNA, η τέλεια διατήρηση πληροφοριών, δεν είναι ικανή από ανεξάρτητους χημικούς μετασχηματισμούς, εκτός από, εκτός από αργή αποσύνθεση. Αυτό που εμφανίστηκε στην εξέλιξη νωρίτερα - επιδέξιες, βραχύβια πρωτεΐνες ή αξιόπιστα, αλλά αβοήθητα DNA; Ένα πράγμα δεν μπορεί να εμφανιστεί χωρίς το άλλο, και η τυχαία εφάπαξ πυρήνα ενός σύνθετου συστήματος αυτο-αναπαραγωγής πρωτεϊνών DNA RNA φαινόταν απίστευτο.

Εδώ οι απόψεις των επιστημόνων και έφεραν έφεση στο RNA. Το RNA δεν είναι σταθερό και τρομερά διατηρεί πληροφορίες, αλλά το διατηρεί ακόμα. Και τι γίνεται αν υποθέσουμε ότι το κύκλωμα RNA υφασμένο στους βρόχους της Βενετίας μπορεί να λειτουργήσει όπως οι ενζυμικές πρωτεΐνες, η καταλυτική, η οποία είναι, επιταχύνοντας, βιοχημικές αντιδράσεις; Αφήστε τους να αντιμετωπίσουν αυτή την εργασία εκατοντάδες φορές χειρότερες από τις πρωτεΐνες, αλλά υποθετικά τέτοιοι καταλύτες RNA θα μπορούσαν να υπάρχουν και να πολλαπλασιαστούν στην επιφάνεια της αρχαίας γης πριν από την εμφάνιση πρωτεϊνών και DNA. Και η χημική τους αστάθεια θα ήταν ακόμη και ένα πλεονέκτημα, οδηγώντας σε έναν ξέφρενο ρυθμό της εξέλιξης της πρωτόγονης πανίδας RNA.

Η δομή του προδρόμου μορίου του RNA μήτρας. Εικόνα: Vossman / Wikimedia

Η τολμηρή υπόθεση αποδείχθηκε ως προφητική, η πρώτη ριβώλη βρέθηκε στις αρχές 80S-RNA Biocatalysts. Λίγο αργότερα, οι επιστήμονες έλαβαν APTAMERS - μόρια RNA ικανά να δεσμεύουν επιλεκτικά ορισμένες ουσίες. Αποδείχθηκε ότι το RNA μπορεί να εκτελέσει εργασία τόσο με βιοκαταλύυση όσο και με μοριακή αναγνώριση. Ναι, αποδειχθεί χειρότερα από τις πρωτεΐνες, αλλά εξακολουθεί να εμφανίζεται.

Έκτοτε, οι επιστήμονες δεν αφήνουν επίμονες προσπάθειες να αποκτήσουν ριβοσύμ στο εργαστήριο ικανό να σταθεροποιηθεί η αντιγραφή (αντιγραφή) των μορίων RNA οποιασδήποτε δομής. Εμφανίζεται στην αυγή της εξέλιξης, παρόμοια με το ροδόβοσί θα γίνει ένας πραγματικός "πυρήνας" του υποθετικού κόσμου RNA και η απόδειξή του θα ήταν απτή επιβεβαίωση της ακόμα κερδοσκοπικής υποθέσεως.

Κατά τη διάρκεια των ετών έρευνας, ελήφθησαν συνδέσεις ριβών, ικανές να ράψουν τα μόρια RNA μεταξύ τους, ακόμη και πολυμεράσης ριβοσώματα που αντιγράφουν τα μικρά, ομοιογενή θραύσματα RNA στη σύνθεση νουκλεοτιδίων τους. Αλλά σε όλα τα σύνθετα, ικανά βιοκαταλύσεως και μοριακή αναγνώριση των ακολουθιών, πεισματικά δολάρια, αρνούμενοι να εργαστούν.

Και πρόσφατα στο έγκυρο περιοδικό Pnas. Ένα άρθρο δημοσιεύθηκε για την απόκτηση της πρώτης ριβοσύρνης, μιας αυτοπεποίθησης μήτρας RNA οποιασδήποτε σύνθεσης νουκλεοτιδίων. Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, οι επιστήμονες αντικαταστάθηκαν από την εξέλιξη: με τεχνητή επιλογή σε ένα δοκιμαστικό σωλήνα, κατάφεραν να δημιουργήσουν ribosim που αντιμετωπίζουν RNA με μια απρόσεκτη ακρίβεια.

Κάθε ένας από τους 24 γύρους της μεταλλαγμένης επιλογής ξεκίνησε με την αντιγραφή του ήδη υπάρχοντος ενζύμου στη βιοχημική διαδικασία, που ονομάζεται reboptz. Αυτή η αντίδραση είναι ένα ανάλογο μιας καλά γνωστής αλυσιδωτής αντίδρασης πολυμεράσης (PCR), το οποίο επιτρέπει σε λίγες ώρες να συνθέσει εκατομμύρια αντίγραφα του επιθυμητού θραύσματος ϋΝΑ. Προκειμένου το σύστημα να εμφανιστεί για τεχνητή επιλογή, η αντίδραση τροποποιήθηκε προς τη μείωση της ακρίβειας αντιγραφής. Η συχνότητα των σφαλμάτων έφθασε το 10% σε ένα ξεχωριστό νουκλεοτίδιο. Χάρη σε αυτή την προγραμματισμένη τυχαία μεταλλαξιογένεση, οι επιστήμονες κατάφεραν να φτάσουν 10 14 (100 τρισεκατομμύρια!) Διαφόρων επιλογών για την αρχική Ribrosima. Μετά την ολοκλήρωση της αντίδρασης, η μεταλλαγμένη ribosis ήταν επιλεκτικά από επιστήμονες: στον επόμενο γύρο, η μετάλλαξη πέρασε μόνο την ταχύτερη και ακριβή διόραση, ικανή για την καλύτερη αντιγραφή της μήτρας.

Μετά την ολοκλήρωση αυτής της επίπονης εργασίας, οι ερευνητές έλαβαν ριμπάου, που ονομάζεται 24-3 πολυμεράση. Για πρώτη φορά, οι επιστήμονες έπληξαν το ριβοσύμ, ικανό να αναπαράγουν μικρές αλυσίδες RNA οποιασδήποτε αλληλουχίας. Με αυτό, αρκετοί aptamers κατάφεραν να αναπαράγουν. Στη συνέχεια, η ακούραστη πολυμεράση αντιγράφηκε καταλυτικά δραστική ριβοσύματα-λιγάση. Αλλά αυτό το επίτευγμα ήταν το γεγονός ότι με τη βοήθεια 24-3 πολυμεράσες κατάφεραν να αναπαράγουν ένα από τα RNA μεταφοράς. Αυτά τα μεγάλα, πονηρημένα πλεγμένα στο σχήμα σαν ένα φύλλο τριφύλλι του μορίου RNA που μεταφέρουν τους συνδέσμους αμινοξέων στον τόπο συναρμολόγησης πρωτεϊνικών αλυσίδων και αποτελούν βασικό συστατικό της συσκευής πρωτεϊνικής σύνθεσης.

Η ταχύτητα λειτουργίας του ληφθέντος ριβοσύρνης ήταν εξαιρετικά μικρή και η απόδοση είναι ασύγκριτη με πρωτεΐνες φυσικής πολυμεράσης, αλλά το κύριο πράγμα είναι ότι έχει ληφθεί και λειτουργεί. Τώρα, για να αποδείξει τη δυνατότητα ύπαρξης ενός αρχαίου κόσμου RNA, οι επιστήμονες παρέμειναν το τελευταίο βήμα - να δημιουργήσουν ριμπάου, ικανά να αντιγραφούν σταθερά. Έχοντας το κάνει, η ανθρωπότητα θα λάβει μια αποικία αυτοπεποίθησης μορίων RNA σε δοκιμαστικό σωλήνα - ένα πιθανό αναλογικό της πρώτης μορφής ζωής στον πλανήτη μας.

Για αρκετούς μήνες εργασίας επέτρεψε στους ερευνητές να προσεγγίσουν τη δημιουργία ενός τεχνητού πρωτότυπου πρωταρχικής ζωής. Τι θα μπορούσε να συμβεί από τη φυσική επιλογή για εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια; Ποτέ δεν είμαστε τόσο κοντά στην απάντηση σε αυτή την ερώτηση.