Sur l'origine de la vie et de l'ARN. Comment les scientifiques recherchent une confirmation de la théorie mondiale de l'ARN. La vie a commencé avec ARN l'origine de la vie des théories d'ARN modernes du monde

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Pays d'ARN - Le stade hypothétique de la vie sur terre, lorsque la fonction de stockage d'informations génétiques et la catalyse des réactions chimiques a été réalisée par des ensembles de molécules d'acide ribonucléique. Par la suite, la vie moderne de l'ADN -RNK-Nettoyable est tombée de leurs associations, une membrane séparée de l'environnement externe. L'idée de l'ARN mondial a d'abord été exprimée par Karl Vysoz en 1968, a ensuite développé Leslie Ordhell \u200b\u200bet finalement formulé par Walter Hilbert en 1986.

Dans les organismes vivants, presque tous les processus se produisent principalement en raison des enzymes de la nature protéique. Les protéines, cependant, ne peuvent pas être organisées et synthétisées dans la cellule de novo. Sur la base des informations posées dans l'ADN. Mais le doublement de l'ADN n'est que due à la participation des protéines et de l'ARN. Un cercle fermé est formé, en raison de laquelle, dans le cadre de la théorie de la religion de la vie, il était nécessaire de reconnaître la nécessité de non seulement la synthèse abogogène des deux classes de molécules, mais également d'une occurrence spontanée d'un complexe système de leur relation.

Ainsi, l'ARN pourrait être complètement autonome, catalyser les réactions "métaboliques", par exemple la synthèse de nouveaux ribonucléotides et auto-reproduisant, de la "génération" aux propriétés catalytiques "génération". L'accumulation de mutations aléatoires a entraîné l'apparition de l'ARN catalysant la synthèse de certaines protéines, qui constituent un catalyseur plus efficace, et donc ces mutations ont été fixées lors de la sélection naturelle. D'autre part, des installations de stockage spécialisées d'informations génétiques - ADN ont surgi. L'ARN a été préservé entre eux comme un intermédiaire.

Les empreintes de l'ARN mondial sont restées dans des cellules vivantes modernes et l'ARN participe à des processus critiques de la vie cellulaire:

En 2017, la possibilité d'auto-assemblage de l'uridine d'acide ribose, uracil et phosphorique a été montrée.

La capacité des molécules d'ARN à évolution a été clairement démontrée dans un certain nombre d'expériences. Même avant l'ouverture de l'activité d'ARN catalytique, de telles expériences ont mené des ordres de Leslie avec des collègues en Californie. Ils ont été ajoutés au tube avec poison d'ARN - le bromure d'éthidium, inhibant la synthèse de l'ARN. Au début, la synthèse rythmée a été ralentie par le poison, mais environ neuf "générations de probabilité" d'évolution dans le processus de sélection naturelle a été apportée une nouvelle race d'ARN, résistant au poison. En doublant des doses de poison compatibles, la race d'ARN a été éliminée, résistante à de très fortes concentrations. Au total, 100 générations percées ont été modifiées dans l'expérience (et beaucoup plus de générations d'ARN, car les générations ont été remplacées dans chaque tube à essai). Bien que dans cette expérience, l'ARN réplique a été ajouté à la solution par les expérimentateurs eux-mêmes, l'Ordel a constaté que l'ARN est capable de copier auto-copiant spontané, sans ajouter une enzyme, bien que beaucoup plus lente.

Une expérience supplémentaire a ensuite été organisée lors du laboratoire de l'École allemande de Manfred Eygen. Il découvrit la molécule d'ARN auto-enracinement spontanée dans un tube à essai avec un substrat et une réplicasa d'ARN. Il a été créé de plus en plus d'évolution.

Après avoir ouvert l'activité catalytique de l'ARN (Ribosims), leur évolution dans un dispositif automatisé sous la commande d'un ordinateur a été observée dans les expériences de Brian Pegel et Gerald Joyce de l'Institut de recherche Scripps en Californie en 2008. Le facteur jouant le rôle de la pression de sélection était les limitations du substrat, où les oligonucléotides ont été inclus, que Ribosim reconnaissent et attachée à lui-même, et nucléotides pour la synthèse de l'ARN et de l'ADN. Lors de la construction de copies, il y avait parfois des défauts - des mutations - affectant leur activité catalytique (pour accélérer le processus plusieurs fois, le mélange a été muté avec une réaction en chaîne polymérase à l'aide du polyméraz "inexact"). Sur cette base, la sélection des molécules a eu lieu: les molécules de copie les plus rapides ont rapidement commencé à dominer dans le milieu. Ensuite, 90% du mélange a été éliminé et un mélange frais a été ajouté à la place de substrat et d'enzymes, et le cycle a été répété à nouveau. Pendant 3 jours, l'activité catalytique des molécules due à seulement 11 mutations a augmenté de 90 fois.

Ces expériences prouvent que les premières molécules d'ARN n'ont pas besoin d'avoir suffisamment de bonnes propriétés catalytiques. Ils se sont développés plus tard pendant l'évolution sous l'action de la sélection naturelle.

En 2009, les biochimistes canadiens de l'Université de Montréal de K. Bokov et S. Steinberg, ayant étudié la composante principale du ribosome de l'Escherichia coli Bacterium, la molécule 23s-ARRNA, ont montré comment des ribosims relativement petits et simples pourraient développer un mécanisme de synthèse des protéines. La molécule a été divisée en 60 par rapport aux blocs structurels indépendants, dont le centre catalytique (centre peptidyl-transférase, PTC, CENTR peptidyl-transférase) responsable de la transpaptyation (formation de la communication peptidique). Il a été montré que tous ces blocs peuvent être déconnectés de manière séquentielle de la molécule sans la destruction de sa partie restante tant que le centre de transpondation ne le reste. Dans le même temps, il conserve la capacité de catalyser la transpondation. Si chaque connexion entre les blocs de molécule est à présenter sous la forme d'une flèche dirigée à partir de ce bloc, qui n'est pas détruite pendant la séparation, à l'unité détruite, alors de telles flèches ne forment pas une seule bague fermée. Si la direction de la relation était aléatoire, la probabilité de cela serait inférieure à un milliard. Par conséquent, une telle nature des liens reflète la séquence d'addition progressive de blocs dans le processus de l'évolution de la molécule, que les chercheurs ont réussi à reconstruire en détail. Ainsi, les origines de la vie pourraient rester relativement simples Ribosim - le centre PTC de la molécule 23S-ARRNA, à laquelle des nouveaux blocs ont ensuite été ajoutés, améliorant ainsi le processus de synthèse des protéines. Le PTC lui-même se compose de deux pales symétriques, chacune qui tient la CCA "-Helos One TRNA de molécule. On suppose qu'une telle structure est née à la suite d'une duplication (doublement) d'une lame de source. La méthode d'évolution artificielle a été obtenue ARN fonctionnel (ribose) capable de catalyser le transpète. La structure de ces ribosims dérivés artificiellement est très proche de la structure des protocosomes, que les auteurs ont "calculé".

À propos de la façon dont le système ARN auto-reproduit ressemblait, il existe différentes hypothèses. Le plus souvent, il est nécessaire de regrouper des membranes d'ARN ou de placer l'ARN à la surface des minéraux et dans l'espace des pores de roches lâches. Dans les années 1990, A. B. Chetverin avec des employés a été montré la capacité de l'ARN à former des colonies moléculaires sur des gels et des substrats solides lors de la création de conditions de réplication. Il y avait un échange gratuit de molécules qui, lorsqu'une collision pourrait échanger des zones, montrées expérimentalement. L'ensemble des colonies en relation avec cela a rapidement évolué.

Après la survenue de la synthèse des protéines d'une colonie, capable de créer des enzymes, développés plus avec succès. Une colonie encore plus réussie, formé un mécanisme plus fiable pour stocker des informations à l'ADN et, enfin, séparés du monde extérieur d'une membrane lipidique, empêchant la diffusion de leurs molécules.

Les modèles pré-biotiques dans lesquels des nucléotides sont créés sont incompatibles avec les conditions nécessaires à la création de sucres (en raison de la forte concentration de formaldéhyde). Donc, ils doivent être synthétisés dans différents endroits, puis transférés à un endroit. Cependant, ils ne réagissent pas dans l'eau. La réaction anhydre se lier facilement des purines avec des sucres, mais seulement 8% d'entre eux relient l'atome de carbone correct sur le sucre avec l'atome d'azote correct à base de. Les pyrimidines, cependant, ne réagiront pas avec Ribosa, même dans des conditions anhydres.

De plus, les phosphates de nature nécessaires à la synthèse sont extrêmement rares, car ils tombent facilement dans les sédiments. Avec l'introduction de phosphate, ce dernier doit se connecter rapidement avec le groupe de nucléotides hydroxyle corrects.

Pour les nucléotides peuvent former de l'ARN, elles doivent elles-mêmes être activées. Les nucléotides de purin activés forment de petites chaînes sur un modèle existant de l'ARN de pyrimidine, mais ce processus ne se produit pas au contraire car les nucléotides de pyrimidine ne sont pas polymérisés aussi facilement.

Une autre hypothèse de synthèse abiogénique d'ARN, conçue pour résoudre le problème de la probabilité estimée de la synthèse de l'ARN faible, est l'hypothèse du monde des hydrocarbures polyaromatiques proposés en 2004 et impliquant la synthèse des molécules d'ARN à base d'une pile de bagues polyariamatiques.

En fait, les deux hypothèses «pré-ARN des mondes» ne rejoignent pas l'hypothèse du monde de l'ARN et la modifient en affectant la synthèse initiale de la réplication des macromolécules d'ARN dans des compartiments métaboliques primaires, soit à la surface des associés, poussant le "monde d'ARN" à la deuxième étape

Candidat des sciences biologiques S. Grigorovich.

À l'aube la plus tôt de son histoire, lorsqu'une personne a acquis un esprit et avec lui et la capacité de penser à une pensée abstraite, il est devenu prisonnier d'un besoin insurmontable pour tout expliquer. Pourquoi le soleil et la lune brillent-ils? Pourquoi les rivières coulent-elles? Comment est le monde? Bien sûr, l'une des questions les plus importantes sur l'essence de la vie. La différence aiguë entre la vie, la croissance, des morts, toujours, était trop enfilée dans les yeux afin que cela puisse être ignoré.

Le premier virus décrit par D. Ivanovo en 1892 est un virus de mosaïque de tabac. Grâce à cette découverte, il est devenu évident qu'il y a des créatures vivantes plus primitives que la cellule.

Microbiologiste russe D. I. Ivanovsky (1864-1920), fondateur de la virologie.

En 1924, A. I. Oparin (1894-1980) a suggéré que dans l'atmosphère d'une jeune terre, composée d'hydrogène, de méthane, d'ammoniac, de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau, des acides aminés pouvaient être synthétisés, qui sont ensuite connectés spontanément aux protéines.

Le biologiste américain Oswald Everver a déjà démontré de manière convaincante dans des expériences avec des bactéries, qui sont précisément des acides nucléiques responsables du transfert de propriétés héréditaires.

Structure comparative de l'ARN et de l'ADN.

Structure spatiale bidimensionnelle de la ribose du corps le plus simple de tétrahymène.

Image conceptuelle du ribosome - machine moléculaire pour la synthèse des protéines.

Le schéma du processus "évolution dans le tube" (méthode sélectionnée).

Louis Pasteur (1822-1895) a d'abord été découvert que les cristaux du même acide substantif - peuvent avoir deux configurations spatiales symétriques à miroir.

Au début des années 1950, Miller de l'Université de Chicago (États-Unis) avait fait la première expérience qui simule les réactions chimiques pouvant couler dans une jeune terre.

Les molécules chirales, telles que les acides aminés, reflétées symétriques comme la main gauche et droite. Le terme «chiralité» lui-même vient du mot grec «hiros» - la main.

Théorie du monde d'ARN.

Science et vie // Illustration

À chaque étape de l'histoire, les gens ont offert leur décision de débloquer l'apparition de la vie sur notre planète. Ancient qui ne connaissait pas les mots "Science" a été trouvé pour une explication simple et abordable inconnue: "Tout ce qui est autour a été créé une fois créé par quelqu'un." Donc, les dieux sont apparus.

Depuis l'origine des civilisations anciennes en Égypte, en Chine, puis dans le berceau de la science moderne - Grèce, jusqu'au milieu des siècles, la principale méthode de connaissance des observations et des opinions des «autorités». Les observations permanentes témoignent sans équivoque que vivant sous le respect de certaines conditions apparaissent de la non-vie: les moustiques et les crocodiles - du marais Tina, des mouches - des aliments enractant et des souris du linge sale, expédiés par le blé. Il est important que d'observer une certaine température et une certaine humidité.

Les «scientifiques» européens du Moyen Âge, qui s'appuient sur le dogme religieux sur la création du monde et l'incompréhensibilité des dessins divines, a été jugée possible de discuter de la naissance de la vie uniquement dans les Écritures bibliques et religieuses. L'essence de Dieu créée par Dieu est impossible à comprendre, mais vous ne pouvez que "clarifier", en utilisant des informations provenant des textes sacrés ou sous l'influence de l'inspiration divine. Vérification de l'hypothèse à l'époque a été considérée comme un mauvais tonalité et toute tentative d'interroger l'opinion de la Sainte-Église était considérée comme une naissance à l'abri, de l'hérésie et du sacrence.

Cognition de la vie piétinée en place. Le sommet de la pensée scientifique pendant deux mille ans restait les réalisations des philosophes de la Grèce antique. Les plus importants d'entre eux étaient Platon (428/427 - 347. BC) et son étudiant Aristote (384 - 322 avant JC. E.). Platon, entre autres choses, a proposé une idée d'une animation initialement inanimée grâce à la création d'une âme immortelle intangible dans celle-ci - "Psyché". Donc, il y avait une théorie de l'auto-répartition d'une vie vivante non-vie.

Idéal pour la science Le mot "expérience" est venu avec l'ère de la Renaissance. Deux mille ans ont besoin pour une personne de décider de douter de l'indispensabilité des déclarations faisant autorité des scientifiques de l'Antiquité. L'un des premiers amis courageux connus de nous était le docteur italien Francisco Radi (1626-1698). Il a passé une expérience extrêmement simple, mais spectaculaire: placer dans plusieurs navires dans un morceau de viande, l'un d'entre eux recouvert d'un tissu dense, d'autres - Marley et la troisième gauche ouverte. Le fait que les larves de mouches ne se soient développées que dans des navires ouverts (quelles tasses pouvaient siéger), mais pas à la fermeture (à laquelle l'accès à l'air était toujours), contredire brusquement des croyances de partisans de Platon et d'Aristote sur la force de la vie incompréhensible, portant dans l'air et convertir la matière non vivante en direct.

Ces expériences expérimentales ont lancé le début de la période de combats féroces entre les deux groupes de scientifiques: les vitalistes et la mécanique. L'essence du différend était sur la question suivante: "Le fonctionnement (et l'apparence) de la LIVEMENT est-il expliqué par des lois physiques, applicables également à la matière inanimée?" Les vitalistes lui ont répondu négativement. "Cage - seulement de la cellule, tout vivant - seulement du Live!" Cette disposition proposée au milieu du XIXe siècle est devenue une bannière de vitalisme. Le paradoxe même de ce différend est que, même aujourd'hui, connaît la nature "inanimée" des composantes de notre corps d'atomes et de molécules et d'un point de vue mécaniste, des scientifiques n'ont pas la confirmation expérimentale de la possibilité de la possibilité de la possibilité de origine de la vie cellulaire de la matière inanimée. Personne n'a encore été capable de "composer" même la cellule la plus primitive du présent "inorganique" en dehors des organismes vivants, des "parties". Donc, le dernier point de ce différend époques doit encore être livré.

Alors, comment la vie pourrait-elle survivre sur la terre? Partage des positions de la mécanique, il est plus facile d'imaginer que la vie a d'abord dû surgir dans une forme très simple et arrangée de manière primitive. Mais, malgré la simplicité de la structure, cela devrait encore être la vie, c'est-à-dire ce qui a un ensemble minimal de propriétés qui distinguent la vie de non-vie.

Quelles sont ces propriétés critiques? Quoi, en fait, distingue la vie de non-vie?

Jusqu'à la fin du XIXe siècle, les scientifiques étaient convaincus que tous les êtres vivants ont été construits à partir de cellules et la distinction la plus évidente de celle-ci de la matière inanimée. Ainsi pensé avant la découverte des virus, qui, bien que moins que toutes les cellules connues, peuvent infecter activement d'autres organismes, se multiplier et produire une progéniture, qui présente les mêmes propriétés biologiques (ou très similaires). Le premier des virus détectés, le virus de la mosaïque de tabac, est décrit par le scientifique russe Dmitry Ivanovsky (1864-1920) en 1892. Depuis lors, il est devenu évident que des créations plus primitives que de cellules peuvent également réclamer le droit d'être appelé la vie.

La découverte des virus, puis encore plus de formes de vie primitives - Viroïds, ainsi, formulent un ensemble minimal de propriétés nécessaires et suffisant pour que l'objet à l'étude puisse être appelé vivant. Tout d'abord, il doit être capable de reproduire comme ça. Ceci, cependant, n'est pas la seule condition. Si la substance primaire hypothétique de la vie (par exemple, une cellule ou une molécule primitive) ne pouvait que produire simplement leurs copies exactes, il serait éventuellement capable de survivre dans des conditions environnementales changeantes sur les jeunes pays et la formation d'autres formes (évolution) serait impossible. Par conséquent, notre prétendue «limite d'originalité» primitive peut être définie comme une chose, la plus simple que possible, mais peut en même temps changer et transmettre ses propriétés aux descendants.

Ces dernières années, de plus en plus de supporters trouvent cette théorie de l'émergence de la vie, devenant dominant dans la résolution de cette question. Son essence est que les fondateurs de la vie n'étaient pas des protéines, mais des molécules d'ARN. La formation de composants des liaisons monomères des cycles d'ARN - des glucides de bases ribose et hétérocyclique - comme indiqué déjà, n'a pas empêché les difficultés fondamentales. Il est beaucoup plus difficile d'imaginer le processus de formation du nucléoside directement, puis de la connexion de ce dernier dans le NC. En effet, dans les conditions du processus de la homofamine dans un essence de gaz ou de liquide, une telle synthèse pourrait être extrêmement difficile. Cependant, il est relativement facilement effectué dans des conditions de catalyse hétéophase sur un substrat solide. De nombreux minéraux de la croûte terrestre agissent comme ce dernier: carbonate de calcium, kaolinite, montmorillonite, composés d'aluminium, zéolithes. Dans le même temps, ils contribuent non seulement à accélérer la synthèse, mais également à l'orientation correcte des composants de réaction. Dans de tels substrats, une réticulation a été réalisée au premier nucléoside, puis la formation d'une liaison entre-œcités avec la participation de l'acide phosphorique ou de ses dérivés. Par exemple, il était possible de mener à bien la synthèse de l'oligisitidine, c'est-à-dire la molécule d'ARN courte constituée d'un seul type de nucléoside, sur un substrat de montmorillonite de 5 "-Phosphorimidazolidée de la citidine. De même, des oligonucléotides plus complexes ont été obtenus, contenant des nucléosides de différents Types. Il est intéressant d'intéresser l'ARN La chaîne était stable une longue période. En même temps, de longs oligonucléotides, étant sur une matrice minérale, pourrait se lier à la formation de liaisons d'hydrogène entre ces bases complémentaires. Entre ces di- et trinucléotides, internutodide les communications pourraient également être formées. La synthèse de l'ARN subsidiaire a donc été réalisée sur une matrice d'ARN, c'est-à-dire un analogue de la transcription. Une séquence similaire d'opérations pourrait également se produire dans le cas d'une synthèse de la matrice-directionnelle de peptides sur l'ARN: DI- et les trinucléotides étaient associés à des molécules AK, par exemple, dues à des interactions hydrophobes ou à des liaisons d'hydrogène et les transfèrent à la matrice d'ARN. Avec une molécule d'ARN Di- et Trine Cleotydis interagi par des liaisons d'hydrogène. En conséquence, près du circuit d'ARN Construisez des nucléotides portant une AK. S'ils étaient situés de près les uns des autres, il est devenu possible de former des liaisons peptides entre les molécules AK avec la formation d'un polypeptide - une petite "protéine". Ainsi, la réponse diffusion a été mise en œuvre et sans la participation des enzymes de protéines. Il est particulièrement important de souligner que tous ces processus ont été effectués hautement spécifiques, car la formation d'liaisons d'hydrogène entre différentes molécules est plutôt sélective: la plus stable de ces interactions dans lesquelles le plus grand nombre d'obligations d'hydrogène est mise en œuvre. Dans les conditions d'équilibre des processus, une telle sélectivité a conduit à la reproduction de certaines molécules: chaque matrice "produit" des produits inhérents uniquement à celui-ci. Une telle synthèse pourrait être tenue dans les Kapaques primaires. Cela a entraîné l'accumulation d'un ensemble clairement défini de biomolécules dans chacune d'elles, toutefois, la diversité des gouttes elles-mêmes et les conditions dans lesquelles ils existaient, ont donné de grandes possibilités de sélection des gouttelettes les plus stables, déjà un proto deevolution. La division de gouttes auto-reproduites a tout augmenté de taille et devenait constamment plus compliquée, impliquant de nouvelles et de nouvelles substances. Donc, la première cellule pourrait survenir.

Il y a cependant une ambiguïté, que l'ARN était la première molécule de formage de vie ou existait plus de prédécesseurs anciens. Depuis il y a quelque temps, la synthèse d'une substance de chimère, appelée acide pepticulique (PNA), dans laquelle le squelette des chaînes a été formé par des molécules d'acides aminés, N- (2-aminoéthyl) glycine et des bases hétérocycliques ont été fixées à ce squelette . Ainsi, le câble de sucrosephosphate a été remplacé par un polypeptide. À l'heure actuelle, certains chercheurs considèrent l'AMNA en tant que candidat pour le rôle d'un possible prédécesseur d'ARN, bien que le rôle prébiotique de la PNK soit toujours strictement prouvé.

Parmi les concepts modernes de la naissance de la vie, l'une des dispositions dominantes occupe la théorie de l'ARN-World. Essayons de comprendre ce que c'est.

Les découvertes de la biologie moléculaire du siècle dernier ont conduit l'humanité à comprendre la vie de la vie au niveau chimique. Il s'est avéré que la base de l'activité vitale de tout organisme est deux groupes de substances-biopolymères: protéines et acides nucléiques.

Des protéines dont les chaînes longues et intensément laminées sont constituées de dizaines et de centaines d'acides aminés associés de manière constante, remplissent le rôle des instruments de travail et des matériaux de construction universels dans la cellule. Les protéines-enzymes accélèrent et dirigent toutes les réactions chimiques survenant dans la cellule, formant son apparence.

Mais les protéines sont des outils temporaires, la nécessité de changer constamment à travers la durée de vie du corps. Pour stocker les mêmes informations sur les protéines et, par conséquent, la structure de l'organisme lui-même utilise des acides nucléiques - ADN (acide désoxyribonucléique) et ARN (acide ribonucléique). Ces longues molécules, construites de quatre types de nucléotides qui se cachent les uns des autres sont très similaires dans une structure, mais ont des propriétés différentes. Deux circuits ADN dirigés dans différentes directions constituent une double spirale rigide et stable en millions de paires de nucléotides. L'ARN forme des chaînes relativement courtes soumises à une variété de réactions chimiques et tressées de boucle elles-mêmes.

La structure de la molécule d'ADN. Image: Richard Wheeler / Wikimedia

Une telle structure différente expliquée par des scientifiques fondamentalement différentes fonctions d'ADN et d'ARN. L'ADN s'est avéré être un stockage fiable et à long terme des informations sur les protéines du corps et l'ARN est un support d'information mobile et de courte durée de courte durée. Il est synthétisé par des protéines-polymérases sur une matrice d'ADN et est responsable de la déchiffrement des informations enregistrées dans l'ADN, ainsi que de l'assemblage de protéines sur le dessin de l'ADN.

Toutes ces connaissances de la connaissance ont été accumulées par des scientifiques au milieu des années 60 du siècle dernier, devenant le précurseur de la présente révolution biotechnologique actuelle. Mais en même temps, il a mis des scientifiques qui souffrent du problème de la naissance de la vie, avant le paradoxe.

Pour l'existence de la première "vivante", c'est-à-dire des systèmes biochimiques capables de reproduction et d'autonomisation, d'ADN suffisant, d'ARN et de protéines. Avec le rôle de l'ARN, tout semble être compréhensible - une molécule typique sur des ampoules, ce qui ne peut pas vraiment savoir comment et ne résout pas, mais il est nécessaire de transférer des informations à partir de l'ADN et des mécanismes de travail de l'ensemble de protéines. Mais les protéines et les DNA devaient clairement occuper une place centrale dans la peinture du monde préhistorique.

Des informations sur la structure des protéines-catalyseurs pouvant être capables de persister, seulement être enregistrées dans la structure de l'ADN. Dans le même temps, l'ADN stable, le maintien parfaitement des informations, n'est pas capable de transformations chimiques indépendantes, sauf, sauf la dégradation lente. Qu'est-ce qui est apparu dans l'évolution plus tôt - des protéines habiles, de courte vie ou de l'ADN fiable, mais sans défense? Une chose ne peut pas apparaître sans l'autre et la nucléation aléatoire ponctuelle d'un système de reproduction auto-reproducteur d'ARN-protéine d'ADN complexe semblait incroyable.

Ici, les vues des scientifiques et ont fait appel à l'ARN. L'ARN n'est pas stable et conserve terriblement des informations, mais la maintient toujours. Et si nous supposons que le circuit d'ARN tissé dans les boucles de Venise peut fonctionner comme les protéines d'enzymes, catalyser, c'est-à-dire des réactions biochimiques? Laissez-les faire face à cette tâche des centaines de fois que les protéines, mais hypothétiquement catalyseurs d'ARN pourraient exister de manière durable et se multiplier sur la surface de l'apparence des protéines et de l'ADN. Et leur instabilité chimique serait même un avantage, entraînant un rythme effréné de l'évolution de la faune d'ARN primitive.

La structure de la molécule de précurseur de l'ARN de matrice. Image: Vossman / Wikimedia

L'hypothèse audacieuse s'est avérée être une prophétique, première ribose a été trouvée dans les biocatalyseurs basés sur l'ARN au début des années 80. Un peu plus tard, les scientifiques ont reçu des aptamères - des molécules d'ARN capables de lier de manière sélective certaines substances. Il s'est avéré que l'ARN peut effectuer des travaux à la fois par biocatalyse et reconnaissance moléculaire. Oui, cela s'avère pire que les protéines, mais il s'avère toujours.

Depuis lors, les scientifiques ne laissent aucune tentative persistante d'obtenir Ribosim dans le laboratoire capable de copier stable (réplication) des molécules d'ARN de toute structure. Apparaissant à l'aube d'Evolution, semblable à Ribosim deviendrait un véritable "noyau" du monde hypothétique et sa réception serait une confirmation tangible de l'hypothèse encore spéculative.

Au cours des années de recherche, des ligases de la ribose ont été obtenues, capables de coudre des molécules d'ARN parmi elles et même des ribosismes polymérases qui copient de petits fragments d'ARN homogènes dans leur composition nucléotidique. Mais sur tout le complexe, capable de la biocatalyse et de la reconnaissance moléculaire des séquences, ils bougent obstinément, refusant de travailler.

Et récemment dans le magazine faisant autorité PNAS. Un article a été publié sur l'obtention du premier ribosym, une copie en toute confiance de la matrice d'ARN de toute composition nucléotidique. Au cours des expériences, des scientifiques ont été remplacés par l'évolution: par sélection artificielle dans un tube à essai, ils ont réussi à créer de l'ARN de faire face à Ribosim avec une précision inaccessible.

Chacun des 24 tours de la mutation de sélection a commencé par la copie de l'enzyme déjà existante dans le processus biochimique, appelée Riboptz. Cette réaction est un analogue d'une réaction de chaîne polymérase bien connue (PCR), ce qui permet de synthétiser des millions de copies du fragment d'ADN souhaité. Pour que le système apparaisse à la sélection artificielle, la réaction a été modifiée pour réduire la précision de la copie. La fréquence des erreurs a atteint 10% en termes de nucléotide séparé. Grâce à cette mutagenèse aléatoire planifiée, les scientifiques ont réussi à obtenir 10 14 (100 billions!) De diverses options pour l'original Ribrosima. Après avoir terminé la réaction, la ribose mutante était difficile par des scientifiques: au tour suivant, la mutation ne passait que la ribose la plus rapide et précise, capable de la meilleure copie de la matrice.

Après avoir terminé ce travail laborieux, les chercheurs ont reçu Ribosim, appelés 24-3 polymérase. Pour la première fois, les scientifiques ont frappé Ribosim, capables de reproduire de petites chaînes d'ARN de toute séquence. Avec elle, plusieurs aptamères ont réussi à reproduire. Ensuite, la polymérase intérieure a été copiée Catalytical Active Ribosim-Ligase. Mais cette réalisation a été le fait qu'avec l'aide de 24 à 3 polymérases réalisées à reproduire l'un des ARN de transport. Ces grands, sournoisement tressés dans la figure comme une feuille de trèfle de la molécule d'ARN transfèrent les liaisons d'acides aminés vers le lieu d'assemblage de chaînes de protéines et constituent un composant essentiel de l'appareil de synthèse de protéines.

La vitesse de fonctionnement du ribosym obtenu était extrêmement petite et la performance est incomparable avec des protéines naturelles de la polymérase, mais l'essentiel est qu'il a été reçu et cela fonctionne. Maintenant, pour prouver la possibilité de l'existence d'un ancien monde d'ARN, des scientifiques sont restés la dernière étape - pour créer Ribosim, capable de se reproduire régulièrement. L'avoir fait, l'humanité recevra une colonie de molécules d'ARN auto-copiant dans un tube à essai - un analogue potentiel de la première forme de vie sur notre planète.

Pendant plusieurs mois de travail autorisé chercheurs à approcher la création d'un prototype artificiel de la vie primitive. Que pourrait-on passer de la sélection naturelle pendant des centaines de millions d'années? Nous n'avons jamais été aussi proches de la réponse à cette question.