O podrijetlu života i RNA. Kako znanstvenici traže potvrdu teorije RNA-svijeta. Život je počeo s RNA porijeklom životnim teorijama RNA svijeta

Trenutna verzija stranice još nije provjerena.

Trenutačna verzija stranice još nije provjeravala iskusni sudionici i mogu se značajno razlikovati od, testiranog 15. srpnja 2019. godine; Provjere zahtijevaju.

RNA svijet - hipotetska faza života na Zemlji, kada su obje funkcije pohranjivanja genetskih informacija i katalizu kemijskih reakcija provedena ansamblima molekula ribonukleinskih kiselina. Nakon toga, moderan DNA-čist život nastao je iz njihovih udruga, odvojenu membranu iz vanjskog okruženja. Ideja svijeta RNA prvi je izrazila Karl Vysoz 1968. godine, kasnije je razvio Leslie Ordhell \u200b\u200bi konačno formulirao Walter Hilbert 1986. godine.

U živim organizmima, gotovo svi procesi javljaju uglavnom zbog enzimi prirode proteina. Proteini se, međutim, ne mogu organizirati i sintetizirati u ćeliji de novo. Na temelju informacija koje su položene u DNK. No, udvostručenje DNA je samo zbog sudjelovanja proteina i RNA. Formiran je zatvoreni krug, zbog čega, u okviru teorije samoregije života, bilo je potrebno prepoznati potrebu da ne samo abiogenu sintezu obje klase molekula, već i spontanu pojavu kompleksa sustav njihovog odnosa.

Dakle, RNA bi mogla biti potpuno samostalno, katalizirajući "metaboličke" reakcije, na primjer, sintezu novih ribonukleotida i samo-reproduciranje, čuvanje od "generacije" katalitičkim svojstvima "generacije". Akumulacija slučajnih mutacija dovela je do pojave RNA kataliziranja sinteze određenih proteina, koji su učinkovitiji katalizator, te su se te mutiranja fiksirane tijekom prirodne selekcije. S druge strane, nastale su specijalizirane pohrana genetskih informacija - DNK. RNA je sačuvana između njih kao posrednika.

Otisci svjetske RNA ostali su u modernim živim stanicama, a RNA sudjeluje u kritičnim životnim procesima stanica:

U 2017. prikazana je mogućnost mokrenja samostalnog sklapanja iz riboze, uracila i fosforne kiseline.

Sposobnost RNA molekula na evoluciju je jasno pokazana u brojnim eksperimentima. Čak i prije otvaranja katalitičke RNK aktivnosti, takvi eksperimenti proveli su leslie naloge s kolegama u Kaliforniji. Dodani su u cijev s RNA otrovom - etidij bromidom, inhibirajući sintezu RNA. Isprva, sinteza tempom usporen od otrova, ali oko devet "generacije prohodnosti" evolucije u procesu prirodne selekcije dovedena je nova RNA pasmina, otporna na otrov. Do dosljedne udvostručene doze otrova, pasmina RNA je uklonjena, otporna na vrlo visoke koncentracije. Ukupno je u eksperimentu promijenjeno 100 probušenih generacija (i mnogo više generacija RNA, jer su generacije zamijenjene unutar svake ispitne cijevi). Iako je u ovom eksperimentu, replikacija RNA dodana je u rješenje samih eksperimentatora, služba je utvrdila da je RNA sposobna za spontano samoosmijevanje, bez dodavanja enzima, iako mnogo sporiji.

Dodatni eksperiment je kasnije održan u laboratoriju njemačke škole Manfred Eygena. Otkrio je spontanu samo-ukorijenjenu RNA molekulu u epruveti s supstratom i RNA rephicasa. Stvoren je postupno povećanje evolucije.

Nakon otvaranja katalitičke aktivnosti RNA (ribosime), njihova evolucija u automatiziranom uređaju pod kontrolom računala uočena je u pokusima Brian Pegela i Gerald Joyce iz Instituta za istraživanje u Kaliforniji u Kaliforniji. Faktor koji igra ulogu selekcijskog tlaka bio je ograničenja supstrata, gdje su uključeni oligonukleotidi, koje ribosim prepoznaju i pričvršćene na sebe, i nukleotide za RNA i sintezu DNA. Kada konstruirate kopije, ponekad su postojali nedostaci - mutacije - utječu na njihovu katalizatorsku aktivnost (kako bi se proces ubrzao nekoliko puta, smjesa je mutirana s lančanom reakcijom polimeraze pomoću "netočnog" polimeraza). Na temelju toga, odabir molekula dogodio se: Najbrže molekule za kopiranje brzo su počele dominirati u mediju. Tada je uklonjeno 90% smjese i dodan je svježa smjesa umjesto supstrata i enzima, a ciklus se ponovno ponavlja. 3 dana, katalitička aktivnost molekula zbog samo 11 mutacija povećala se 90 puta.

Ovi eksperimenti dokazuju da prve RNA molekule nisu trebale imati dovoljno dobre katalitičke svojstva. Razvili su se kasnije tijekom evolucije pod djelovanjem prirodne selekcije.

U 2009. godini, kanadski biokemičari iz Montrealskog sveučilišta u K. Bokov i S. Steinberg, nakon što je proučavao glavnu komponentu ribosome bakterije Escherichia coli, molekule 23S-RRNA, pokazala je kako bi se od relativno malih i jednostavnih ribosima mogao razviti mehanizam sinteze proteina. Molekula je podijeljena u 60 u odnosu na neovisne strukturne blokove, od kojih je glavni katalitički centar (centru peptidil-transferaza, PTC, centr peptidil-transferaza) odgovoran za transpaptiranje (formiranje komunikacije peptida). Pokazalo se da se svi ovi blokovi mogu sekvencijalno odvojiti od molekule bez uništavanja preostalog dijela dok ne ostane centar transppeptidacije. U isto vrijeme zadržava sposobnost kataliziranja transppeptidacije. Ako je svaka veza između blokova molekula prisutna u obliku strelice usmjerene iz tog bloka, koji se ne uništava tijekom odvajanja, na jedinicu koja je uništena, tada takve strelice ne tvore jedan zatvoreni prsten. Ako je smjer odnosa bio slučajni, vjerojatnost toga bi bila manja od milijardu. Prema tome, takva priroda linkova odražava slijed postupnog dodavanja blokova u procesu evolucije molekule, koji su istraživači uspjeli detaljno rekonstruirati. Dakle, podrijetlo života može stajati relativno jednostavan Ribosim - PTC središte molekule 23S-RRNA, na koji su dodani novi blokovi, poboljšavajući proces sinteze proteina. Sam PTC sastoji se od dvije simetrične oštrice, od kojih svaki drži cca "-helos jedan molekula Trna. Pretpostavlja se da je takva struktura nastala kao posljedica dupliciranja (udvostručenje) jedne izvorne oštrice. Dobivena je metoda umjetne evolucije Funkcionalna RNA (riboza) koja je sposobna katalizirati transppeptid. Struktura ovih umjetno izvedenih ribosima vrlo je blizu strukture protoribosoma, koje su autori "izračunati".

O tome kako izgledao samo-reproducirani sustav RNA, postoje različite pretpostavke. Najčešće postoji potreba za agregiranjem RNA membrana ili postavljanje RNA na površinu minerala i u prostor rastresenih stijena. U devedesetima, A. B. Chetverin sa zaposlenicima pokazala se sposobnost RNA da se formira molekularne kolonije na gelovima i čvrstim supstratima pri stvaranju uvjeta za replikaciju. Postojala je slobodna razmjena molekula, koja kada bi se sudari mogao razmjenjivati \u200b\u200bpodručja, koja su eksperimentalno prikazana. Cijeli set kolonija u vezi s ovim brzo se evoluirala.

Nakon pojave sinteze proteina kolonije, sposoban stvoriti enzime, razvijeni su se uspješnije. Još uspješnija kolonija, formirala je pouzdaniji mehanizam za spremanje informacija u DNK i, konačno, odvojeno od vanjskog svijeta lipidne membrane, sprječavajući raspršenje njihovih molekula.

Pre-biotički modeli u kojima se stvaraju nukleotidi nisu kompatibilni s uvjetima potrebnim za stvaranje šećera (zbog velike koncentracije formaldehida). Dakle, oni bi trebali biti sintetizirani na različitim mjestima, a zatim prebačeni na jedno mjesto. Međutim, ne reagiraju u vodi. Bezvodna reakcija lako veže purine sa šećerom, ali samo 8% njih povezuje ispravan ugljikov atom na šećeru s ispravnim atomom dušika na bazi. Pirimidine, međutim, neće reagirati s ribosom, čak iu bezvodnim uvjetima.

Osim toga, fosfati u prirodi potrebni za sintezu su iznimno rijetki, jer se lako padaju u sediment. Uvođenjem fosfata, potonji se mora brzo povezati s ispravnom skupinom hidroksilne nukleotidne.

Za nukleotide mogu formirati RNA, oni se moraju aktivirati. Aktivirani nukleotidi u purinu formiraju male lance na postojećem predlošku pirimidin RNA, ali taj proces ne ide naprotiv jer se pirimidinski nukleotidi ne mogu tako lako polimerizirati.

Druga hipoteza o abiogenoj RNA sintezi, dizajnirana za rješavanje problema niske procijenjene vjerojatnosti sinteze RNA, je hipoteza svijeta poliaromatskih ugljikovodika predloženih u 2004. godini i podrazumijeva sintezu RNA molekula na temelju hrpe poliariamatskih prstenova.

Zapravo, i hipoteza "Pre-RNA svjetova" ne odbacuju hipotezu svijeta RNA i mijenjaju ga objavljivanjem početne sinteze repliciranja makromolekula RNA u primarnim metaboličkim odjeljcima, bilo na površini suradnika, guranjem "svijet RNA" u drugu pozornicu

Kandidat bioloških znanosti S. Grigorovich.

Najranije zore svoje povijesti, kada je osoba stekla um, i s njim i sposobnost apstraktnog razmišljanja, postao je zatvorenik nepremostive potrebe da sve objasni. Zašto sunce i mjesec sjaju? Zašto rijeke teče? Kako je svijet? Naravno, jedno od najvažnijih pitanja o suštini života. Sharp razlika između življenja, raste, od mrtvih, i dalje, bila je previše napet u očima, tako da se može zanemariti.

Prvi virus koji je opisao D. Ivanovo 1892. godine je virus duhanskog mozaika. Zahvaljujući toj otkriću, postalo je jasno da postoje živahni stvorenja primitivniji od ćelije.

Ruski mikrobiolog D. I. Ivanovsky (1864-1920), osnivač virologije.

Godine 1924., A. I. Oparin (1894-1980) predložio je da se u atmosferi mlade zemlje, koji se sastoji od vodika, metana, amonijaka, ugljičnog dioksida i vodene pare, aminokiseline mogu se sintetizirati, koji se tada spontano spojeni na proteine.

Američki biolog Oswald Evert uvjerljivo pokazao u eksperimentima s bakterijama, koji su upravo nukleinske kiseline odgovorne za prijenos nasljednih svojstava.

Usporedna RNA i struktura DNA.

Dvodi dimenzionalna prostorna struktura riboze najjednostavnijeg tetrahimena tijela.

Konceptualna slika Ribosome - molekularni stroj za sintezu proteina.

Shema procesa "evolucije u cijevi" (odabir metode).

Louis pasteur (1822-1895) prvi je otkriven da kristali iste tvari - winske kiseline - mogu imati dvije ogledalo-simetrične prostorne konfiguracije.

Početkom pedesetih godina prošlog stoljeća Miller sa Sveučilišta u Chicagu (SAD) je učinio prvi eksperiment koji simulira kemijske reakcije koje bi mogle teći u mladoj zemlji.

Kiralne molekule, kao što su aminokiseline, ogledala simetrična kao lijeva i desna ruka. Izraz "chirality" sam dolazi iz grčke riječi "Hiros" - rukom.

Teorija RNA svijeta.

Znanost i život // ilustracija

U svakoj fazi povijesti ljudi su ponudili svoju odluku da se iznesu pojavu života na našem planetu. Drevni koji nisu znali riječi "znanost" pronađena je za nepoznato jednostavno i pristupačno objašnjenje: "Sve što je okolo bilo je jednom stvoreno netko." Tako se bogovi pojavili.

Budući da je podrijetlo drevnih civilizacija u Egiptu, Kini, zatim u kolijevci moderne znanosti - Grčke, do sredinom stoljeća, glavna metoda znanja o svijetu služila je zapažanja i mišljenja "vlasti". Stalna opažanja nedvosmisleno svjedoče da žive pod poštivanjem određenih uvjeta pojavljuje se od neživog: komarci i krokodili - od močvarne tine, mušice - od truljenja hrane i miševa od prljave posteljine, otpremni pšenicom. Važno je samo promatrati određenu temperaturu i vlagu.

Europski "znanstvenici" srednjeg vijeka, oslanjajući se na vjersku dogmu na stvaranju svijeta i nerazumljivost božanskog dizajna, smatralo se da se raspravlja o rođenju života samo u Bibliji i vjerskim spisima. Suština koju je stvorio Bog nemoguće je shvatiti, ali možete samo "razjasniti", koristeći informacije iz svetih tekstova ili pod utjecajem božanske inspiracije. Provjera hipoteze u to vrijeme smatralo se lošom tonom, a svaki pokušaj ispitivanja mišljenja Svete Crkve smatra se nerođenim, herezom i sadencem.

Spoznaja života gazim na mjestu. Vrhunac znanstvene misli za dvije tisuće godina ostao je postignuća filozofa drevne Grčke. Najznačajniji od njih bili su Platon (428/427 - 347. BC) i njegov student Aristotel (384 - 322. Pr. E.). Platon, između ostalog, predložio je ideju o animaciji u početku neživog tvari zahvaljujući osnivanju besmrtne nematerijalne duše u nju - "psihe". Tako je postojala teorija samo-premještanja živog neživog života.

Izvrstan za znanost riječ "eksperiment" došao je s erom renesanse. Dvije tisuće godina potrebne su za osobu da odluči sumnjati u neophodnost autoritativnih izjava znanstvenika antike. Jedan od prvih hrabrih prijatelja poznatih nam je bio talijanski liječnik Francisco Radi (1626. - 1698.). Proveo je iznimno jednostavan, ali spektakularno iskustvo: stavljanje u nekoliko plovila u komad mesa, jedan od njih prekriven gustom tkaninom, drugima - Marley, a treći lijevi otvoren. Činjenica da se letjeti ličinke razvijale samo u otvorenim brodovima (koje šalice mogu sjediti), ali ne u zatvorenom (na koji je pristup zraka i dalje), naglo je proturječio uvjerenju navijača Platona i Aristotela o nerazumljivoj životnoj snazi, nošenju u zraku i pretvaranje nežive tvari uživo.

Ovaj eksperimentalni eksperimenti postavili su početak razdoblja žestokih bitaka između dviju skupina znanstvenika: vitalista i mehanike. Suština spora bila je na pitanju: "Može li funkcioniranje (i izgled) živahno objasniti fizičkim zakonima, primjenjivo i na neživu tvar?" Vitalisti su mu odgovorili negativno. "Cage - samo iz ćelije, živ - samo od žive!" Ova odredba koja je izložena usred XIX stoljeća postala je baner vitalizma. Sam paradoks u ovom sporu je da i danas, znajući o "neživoj" prirodi komponenti našeg tijela atodije atodije i molekula i općenito pristanak s mehaničkom gledištem, znanstvenici nemaju eksperimentalnu potvrdu mogućnosti. Podrijetlo staničnog života od nežive tvari. Nitko još nije uspio "nadoknaditi" čak i najprimitivniju ćeliju iz "anorganske" prisutne izvan živih organizama, "dijelova". Dakle, konačna točka u ovom epohalnom sporu i dalje će biti isporučena.

Kako bi se život mogao pojaviti na zemlji? Dijeljenje pozicija mehanike, lakše je zamisliti da je život prvi morao nastati u nekom vrlo jednostavnom, primitivno uređenom obliku. No, unatoč jednostavnosti strukture, još uvijek bi trebao biti život, to jest, što ima minimalan skup svojstava koja razlikuju živu od neživog života.

Koja su ta kritična svojstva? Što, zapravo, razlikuje život od neživog života?

Do kraja XIX stoljeća znanstvenici su bili uvjereni da su sve žive biće izgrađene od stanica, a to je najočitija razlika od njega od nežive tvari. Tako je mislio prije otkrića virusa, koji, iako manje od svih poznatih stanica, može aktivno zaraziti druge organizme, umnožiti u njima i proizvoditi potomstvo, koji ima isto (ili vrlo slično) biološka svojstva. Prvi od otkrivenih virusa, duhanski mozaik virus, opisao je ruski znanstvenik Dmitry Ivanovsky (1864-1920) 1892. godine. Od tada je postalo jasno da više primitivnih kreacija nego stanice također mogu tvrditi da je pravo na poziv.

Otkriće virusa, a zatim još više primitivnih oblika živih - viroida, kao rezultat toga, formulira minimalni skup svojstava koja su potrebna i dovoljna, tako da se objekt pod studijem može nazvati živom. Prvo, mora biti sposobno reproducirati ovako. To, međutim, nije jedino stanje. Ako je hipotetska primarna tvar života (na primjer, primitivna stanica ili molekula) bila sposobna samo jednostavno proizvesti svoje točne kopije, to bi na kraju moglo preživjeti u promjeni uvjeta okoline na mladoj zemlji i formiranju drugih, složenijih Oblici (evolucija) bi bili nemogući. Slijedom toga, naša navodna primitivna "granica originalnosti" može se definirati kao nešto što je moguće, najlakčnije, ali u isto vrijeme može se promijeniti i prenositi svoja svojstva na potomke.

U posljednjih nekoliko godina sve više i više pristalica smatraju ovu teoriju pojave života, postaje dominantna u rješavanju ovog pitanja. Njegova suština je da osnivači života nisu proteini, ali RNA molekule. Formiranje komponenti monomernih veza RNA-ugljikohidrata ciklusa riboza i heterocikličkih baza - kao što je već prikazano, nije spriječilo temeljne poteškoće. Mnogo je teže zamisliti proces formiranja izravnog nukleozida, a zatim povezivanje potonjeg u NC. Doista, pod uvjetima homovaminskog procesa u plinskom ili tekućem mediju, takva sinteza može biti izuzetno teška. Međutim, relativno je lako provodi u uvjetima katalize heterofaze na krutom supstratu. Mnogi minerali Zemljine kore djeluju kao potonji: kalcijev karbonat, kaoOlinitis, montmorillonit, aluminijski spojevi, zeoliti. U isto vrijeme, oni doprinose ne samo da ubrzaju sintezu, već i ispravnu orijentaciju komponenti reagiranja. U takvim supstratima, umrežavanje je proveden prvi nukleozid, a zatim formiranje inter -ukleotidne veze uz sudjelovanje fosforne kiseline ili njegovih derivata. Na primjer, bilo je moguće provesti sintezu oligisitidina, tj kratkog RNA molekule koja se sastoji od samo jedne vrste nukleozida, na montmorilonitnom supstratu od 5 "-fosforimidazolidirani citidin. Isto tako, dobiveno je složenije oligonukleotide, koji sadrže nukleozide različitih Vrste. Zanimljivo je da je RNA lanac stabilan stabilan dugo vremena. U isto vrijeme, dugi oligonukleotidi, koji se na mineralnoj matrici mogu vezati na formiranje vodikovih veza između komplementarnih baza. Između ovih di- i trinukleotida, internetleotida može se formirati i komunikacije. Dakle, sinteza podružnice RNA provedena je na RNA matrici, tj. Analog transkripcije. Sličan slijed operacija može se pojaviti iu slučaju matrične sinteze peptida na RNA: pojedinačno di- i trinukleotidi su povezani s molekulama AK, na primjer, zbog hidrofobnih interakcija ili vodikovih veza i prenose ih u RNA matricu. s RNA molekulom di- i Trinom Cleotydis je u interakciji vodikovim vezama. Kao rezultat toga, u blizini nukleotida za izgradnju RNA kruga koji nose AK. Ako su se međusobno smjesa, postalo je moguće formirati peptidne veze između molekula AK s formiranjem polipeptida - malog "proteina". Dakle, odgovor emitiranja je proveden, a bez sudjelovanja proteinskih enzima. Posebno je važno naglasiti da su svi ti procesi provedeni visoko specifični, budući da je formiranje vodikovih veza između različitih molekula selektivna: najstabilnija onu interakciju u kojoj se implementira najveći broj vodikovih veza. U uvjetima ravnoteže procesa, takva selektivnost dovela je do reprodukcije određenih molekula: svaka matrica "proizvedena" proizvoda svojstvena samo njoj. Takva sinteza može se održati u primarnim kapakama. To je dovelo do nakupljanja jasno definiranog skupa biomolekula u svakoj od njih, međutim, raznolikost kapi i uvjeti u kojima su postojali, dali su velike mogućnosti za odabir najstabilnijih kapljica, koji je već bio proto deevolution. Self-reproducirana podjela kapljica sve se povećala i stalno postala složenija, uključujući nove i nove tvari. Tako bi se mogla pojaviti prva stanica.

Međutim, postoji dvosmislenost, da li je RNA bila prva molekula koja stvara život ili je postojala više drevnih prethodnika. Prije nekog vremena, sinteza himere supstance, nazvana peptivna kiselina (PNA), u kojoj je kostur lanaca formiran aminokiselinskim molekulama, N- (2-aminoetil) glicinom i heterocikličke baze bile su pričvršćene na ovaj kostur , Prema tome, sidrosefosfatni kabel je zamijenjen polipeptidom. Trenutno, neki istraživači smatraju PNA kao kandidata za ulogu mogućeg prethodnika RNA, iako je prebiotička uloga PNK još uvijek strogo dokazana.

Među modernim konceptima rađanja života, jedna od dominantnih odredbi zauzima teoriju RNA-svijeta. Pokušajmo shvatiti što je to.

Otkrića u molekularnoj biologiji prošlog stoljeća dovela je čovječanstvo za razumijevanje života života na kemijskoj razini. Pokazalo se da je osnova vitalne aktivnosti bilo kojeg organizma dvije skupine supstanci-biopolimera: proteina i nukleinske kiseline.

Proteini čiji se dugi, intenzivno valjani lanci sastoje od desetaka i stotina dosljedno povezanih aminokiselina, obavljaju ulogu radnih instrumenata i univerzalnog građevinskog materijala u ćeliji. Proteini-enzimi ubrzaju i usmjeravaju sve kemijske reakcije koje se pojavljuju u stanici, formirajući njegov izgled.

No proteini su privremeni alati, potreba za koja se stalno mijenja kroz život tijela. Za pohranu istih informacija o proteinima, i stoga struktura organizma koristi nukleinske kiseline - DNA (deoksiribonukleinska kiselina) i RNA (ribonukleinska kiselina). Ove duge molekule, izgrađene od četiri vrste nukleotida vrebaju jedni od drugih, vrlo su slične u strukturi, ali imaju različita svojstva. Dva DNA krugova usmjerena u različitim smjerovima čine krutu i stabilnu dvostruku spiralu u milijunima parova nukleotida. RNA oblikuje relativno kratke lance koji podliježu različitim kemijskim reakcijama i sami pleteni petlja.

Struktura molekule DNA. Slika: Richard Wheeler / Wikimedia

Takva druga struktura objašnjava znanstvenici temeljne različite funkcije DNA i RNA. Pokazalo se da je DNA pouzdana, dugotrajna pohrana informacija o proteinima tijela, a RNA je mobilni, kratkotrajni nositelj informacija. Sintetizira se s proteinima-polimerazama na DNA matrici i odgovorna je za dešifriranje informacija zabilježenih u DNA, kao i za sastavljanje proteina na DNA crtež.

Sve to znanje o znanju je akumulirano od strane znanstvenika do sredine 60-ih godina prošlog stoljeća, postajući preteča sadašnje biotehnološke revolucije. Ali u isto vrijeme stavljao je znanstvenike koji pate zbog problema rađanja života, prije paradoksa.

Za postojanje prvog "živa", to jest, biokemijski sustavi sposobni za uzgoj i samoodrživanje, dovoljno DNA, RNA i proteina. Uz ulogu RNA, čini se da je sve razumljivo - tipična molekula na mjehurićima, što ne može stvarno znati kako i ne rješava, ali je potrebno prenijeti informacije iz DNA i radnih mehanizama za sklop proteina. No proteini i DNAs jasno su morali zauzeti središnje mjesto u slikanju prapovijesnog svijeta.

Informacije o strukturi proteinskih katalizatora koje mogu biti u stanju ustrajati, samo se zapisuju u strukturi DNA. U isto vrijeme, stabilna DNA, savršeno održavanje informacija, nije sposobna za neovisne kemijske transformacije, osim, osim, sporo propadanje. Što se pojavilo u evoluciji ranije - vješti, kratkotrajni proteini ili pouzdane, ali bespomoćne DNA? Jedna stvar se ne može pojaviti bez drugog, a slučajno jednokratno nukleacija složenog sustava samore reprodukcije DNA RNA-protein se činilo nevjerojatnim.

Ovdje se stajališta znanstvenika i žalili na RNA. RNA nije stabilna i užasno čuva informacije, ali ga i dalje drži. A što ako pretpostavimo da je RNA krug utkana u venecijarnim petljama može raditi kao enzimski proteini, katalizatori, to jest, ubrzavanje, biokemijske reakcije? Neka se nose s ovim zadatkom na stotine puta gori od proteina, ali hipotetički takve RNA katalizatori mogu održivo postojati i umnožiti na površini drevnog zemljišta prije pojave proteina i DNA. I njihova kemijska nestabilnost bila bi čak i plus, što dovodi do mahnitog tempa evolucije primitivne RNA faune.

Struktura prekursorske molekule matrične RNA. Image: Vossman / Wikimedia

Pokazalo se da je podebljana hipoteza proročka, prva riboza pronađena je u ranim 80-ih - RNA-based biokatalizatorima. Malo kasnije, znanstvenici su dobili aptamers - RNA molekule sposobne za selektivno vezujući određene tvari. Pokazalo se da RNA može obavljati rad i biocatalizom i molekularnim prepoznavanjem. Da, ispada gore od proteina, ali ipak se ispada.

Od tada, znanstvenici ne ostavljaju trajne pokušaje da se dobije Ribosim u laboratoriju sposoban za stabilno kopiranje (replikacija) RNA molekula bilo koje strukture. Pojavljujući se u zoru evolucije, slično Ribosimu postala bi prava "jezgra" hipotetičkog RNA svijeta, a njezin primitak bio bi opipljiv potvrda o još uvijek spekulativnoj hipotezi.

Tijekom godina istraživanja, ribotis ligaze su dobivene, sposobne za šivanje RNA molekula među sobom, pa čak i polimerazu ribizmi koji kopiraju male, homogene RNA fragmente u njihovom nukleotidnom pripravku. No, na svim složenim, sposobnim za biocatalizu i molekularno prepoznavanje sekvenci, oni tvrdoglavo dolara, odbijaju raditi.

I nedavno u autoritativnom magazinu PNA. Članak je objavljen na dobivanju prvog ribosima, pouzdano kopiranje RNA matrice bilo kojeg nukleotidnog pripravka. Tijekom eksperimenata, znanstvenici su zamijenjeni evolucijom: Umjetnom selekcijom u epruveti, uspjeli su stvoriti RNA RIBosim s nepristupačnom točnošću.

Svaki od 24 kruga selekcijske mutacije počela je kopirati već postojeći enzim u biokemijskom procesu, nazvan riboptz. Ova reakcija je analogno poznate polimeraze lančane reakcije (PCR), koji omogućuje za nekoliko sati da sintetizira milijune primjeraka željenog DNA fragmenta. Da bi se sustav pojavio za umjetni odabir, reakcija je modificirana prema reduciranju točnosti kopije. Učestalost pogrešaka dosegla je 10% u smislu odvojenog nukleotida. Zahvaljujući ovoj planiranoj slučajnoj mutagenezi, znanstvenici su uspjeli dobiti 10 14 (100 trilijuna!) Raznih opcija za izvorni ribrosimu. Nakon završetka reakcije, mutantna riboza je izbirljiva od strane znanstvenika: u sljedećem krugu, mutacija je prošla samo najbržom i točnu ribozu, sposobnu za najbolje kopiranje matrice.

Nakon završetka ovog mukotrpnog rada, istraživači su primili Ribosim, nazvani 24-3 polimeraza. Po prvi put, znanstvenici su pogodili Ribosim, sposobni replicirati male RNA lance bilo kojeg slijeda. Uz to, nekoliko aptamersa uspjelo je replicirati. Tada je neumorna polimeraza kopirana katalitički aktivna ribosim-ligaza. No, ovo postignuće je bilo činjenicom da uz pomoć 24-3 polimeraze uspjela je replicirati jednu od transportne RNA. Ove velike, lukave pletene na slici kao što je djeteline molekule RNA prenosi aminokiselinske veze na mjesto montaže proteinskih lanaca i bitna su komponenta aparata za sintezu proteina.

Brzina rada dobivenog Ribosim bila je iznimno mala, a izvedba je neusporediva s prirodnim polimerazom proteina, ali glavna stvar je da je primljena i radi. Sada, da biste dokazali mogućnost postojanja drevnog RNA-svijeta, znanstvenici su ostali posljednji korak - stvoriti ribosim, sposoban da se stalno ponavlja. Nakon što je to učinio, čovječanstvo će dobiti koloniju samoospravnog molekula RNA u epruveti - potencijalni analog prvog oblika života na našem planetu.

Nekoliko mjeseci rada omogućilo je istraživačima da se približavaju stvaranju umjetnog prototipa primitivnog života. Što bi se moglo dogoditi od prirodne selekcije za stotine milijuna godina? Nikada nismo bili tako blizu odgovora na ovo pitanje.