Az élet és az RNS eredetéről. Hogyan vizsgálják meg a tudósok az RNS-World elmélet megerősítését. Az élet RNS-vel kezdődött az élet eredete a világ modern RNS elméletei

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték.

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizte a tapasztalt résztvevők, és jelentősen eltérhet a 2019. július 15-én; Ellenőrzés szükséges.

Rna világ - A Földön való élés hipotetikus szakasza, amikor mind a genetikai információ tárolásának és kémiai reakciók katalízisének működését ribonukleinsavmolekulák együttesei végeztük. Ezt követően a modern DNS -RNK-Clean Life az egyesületektől származik, egy elkülönített membrán a külső környezetből. A világ RNS elképzelését 1968-ban Karl VyoZ először fejezte ki, később a Leslie Ordhell-t fejezte ki, és 1986-ban Walter Hilbert által megfogalmazta.

Az élő szervezetekben szinte minden folyamat főként a fehérje természeti enzimek miatt következik be. A fehérjék azonban nem szervezhetők és szintetizálhatók a sejtben de novo. A DNS-ben meghatározott információk alapján. De a DNS megduplázása csak a fehérjék és az RNS részvételének köszönhető. A zárt kör alakul ki, amelynek köszönhetően az élet önalogének elmélete keretében fel kellett ismerni, hogy nem csak a molekulák egységeinek abiogén szintézisére van szükség, hanem egy komplex spontán előfordulása is kapcsolatuk rendszere.

Így az RNS teljesen önállóan lehet, katalizálja az "metabolikus" reakciókat, például az új ribonukleotidok és az ön-reprodukálás szintézisét, a "generációs" generációs katalitikus tulajdonságoktól. A véletlenszerű mutációk felhalmozódása az egyes fehérjék szintézisét katalizáló RNS megjelenéséhez vezetett, amelyek hatékonyabb katalizátorok, ezért ezek a mutációk a természetes szelekció során rögzítettek. Másrészt a genetikai információk - DNS szakosított tárolási lehetőségei merültek fel. Az RNS-t közvetítőnként megőrizték.

A világ RNA lábnyoma maradt a modern élő sejtekben, és az RNS részt vesz a kritikus sejtek életfolyamatában:

2017-ben bemutattuk a ribóz, az uracil és a foszforsavból származó uridin önszerelést.

Az RNS-molekulák evolúciós képességét számos kísérletben kimutatták. Még a katalitikus RNS-aktivitás megnyitása előtt az ilyen kísérletek Leslie megrendeléseket végeztek Kaliforniában kollégákkal. Az RNS méreggel - az etidium-bromidot - az RNS-szintézist gátló csövet adtuk. Először a szintézist méreg lassították, de körülbelül kilenc "valószínűségi generáció" evolúció a természetes kiválasztás folyamatában új RNS fajtát hoztak, szemben a méregnek. A méreg következetes duplázási dózisai szerint az RNS-fajtát eltávolítottuk, szemben a nagyon nagy koncentrációknak. Összesen 100 áttört generációt váltottak ki a kísérletben (és sokkal több generáció RNS, mivel a generációk cseréje mindegyik kémcsőben). Bár ebben a kísérletben az RNS-replikátot a kísérletezők megoldására adták hozzá, az Ordel megállapította, hogy az RNS képes mind spontán, önmásolásra, anélkül, hogy enzimet adnánk, bár sokkal lassabb.

További kísérletet később a Manfred Eygen Német Iskola laboratóriumában tartottak. A spontán öngyilkossági RNS molekulát egy szubsztráttal és RNS replikáttal fedezte fel. Fokozatosan növekvő evolúciót hoztak létre.

Megnyitása után a katalitikus aktivitását RNS (Ribosims), fejlődésük egy automatizált berendezésben szabályozása alatt egy számítógép volt megfigyelhető a kísérletekben a Brian Pegel és Gerald Joyce a Scripps Research Institute Kaliforniában 2008-ban. A kiválasztási nyomás szerepének szereplő tényezője az aljzat korlátai voltak, ahol az oligonukleotidokat bevitték, mely riboszim felismeri és csatlakoztatta magát, és az RNS és a DNS-szintézis nukleotidjait. Másolatok megépítése során néha hibák voltak - mutációk - befolyásolva katalitikus aktivitásukat (az eljárás többszöri felgyorsításához az elegyet polimeráz láncreakcióval mutáljuk a "pontatlan" polimerazával). Ennek alapján a molekulák kiválasztása történt: a leggyorsabb másoló molekulák gyorsan elkezdtek uralni a médiumban. Ezután az elegy 90% -át eltávolítjuk, és a szubsztráttal és enzimekkel friss keveréket adtunk hozzá, és a ciklust ismét megismételjük. 3 napig a molekulák katalitikus aktivitása csak 11 mutáció miatt 90-szer nőtt.

Ezek a kísérletek azt bizonyítják, hogy az első RNS-molekuláknak nem kellett kellően jó katalitikus tulajdonsággal rendelkezniük. Később fejlődtek az evolúció során a természetes kiválasztás során.

2009-ben a K. Bokov és S. Steinberg-i Kanadai Biokémák és a S. Steinberg Kanadai Biokémák, miután megvizsgálta az Escherichia coli baktérium, a 23s-rRNS molekula riboszómájának fő összetevőjét, mutatta be, hogy a viszonylag kicsi és egyszerű ribozimok hogyan fejlődhetnek protein szintézis mechanizmust. A molekulát osztva 60 viszonyítva független szerkezeti blokkok, a fő amelyek a katalitikus központ (peptidil-transzferáz centrum, PTC, peptidil-transzferáz CENTR) felelős transpaptidation (peptid kommunikációs képződés). Kimutatták, hogy ezek a blokkok egymás után leválaszthatók a molekulából anélkül, hogy megsemmisítenék a fennmaradó rész megsemmisítését, amíg a transzpeptidációs központ marad. Ugyanakkor megtartja a transzpeptidáció katalizálásának képességét. Ha a molekula blokkok közötti kapcsolat az adott blokkból álló nyíl formájában jelen van, amely az elválasztás során nem pusztul el, az elpusztult egységhez, akkor az ilyen nyilak nem alkotnak egyetlen zárt gyűrűt. Ha a kapcsolat iránya véletlenszerű volt, akkor ennek valószínűsége kevesebb lenne, mint egy milliárd. Következésképpen a linkek ilyen jellege tükrözi a blokkok fokozatos hozzáadásának sorrendjét a molekula fejlődésének folyamata során, amelyet a kutatók részletesen rekonstruálhatnak. Így az élet eredete viszonylag egyszerű riboszim - a 23s-rRNS molekula PTC középpontja, amelyhez új blokkokat adtunk hozzá, javítva a fehérje szintézis folyamatot. A PTC maga két szimmetrikus pengék, amelyek mindegyike rendelkezik a CCA „-Helos egy molekula tRNS. Azt feltételezik, hogy az ilyen szerkezet folytán keletkeztek a duplikáció (duplájára) egy forrás penge. A módszer a mesterséges evolúciós kaptunk Funkcionális RNS (ribosis), amely katalizálja a transzpeptidet. Ezeknek a mesterségesen származtatott ribozimoknak a szerkezete nagyon közel áll a protoriboszómák szerkezetéhez, amelyet a szerzők "kiszámítanak".

Arról, hogy az önálló reprodukált RNS-rendszer úgy nézett ki, hogy különböző feltételezések vannak. Leggyakrabban szükség van az RNS membránok aggregálására, vagy az RNS-t az ásványi anyagok felületére és a laza sziklák pórusterében. Az 1990-es években A. B. Chetverin alkalmazottai mutatták be az RNS-nek a gélek és a szilárd szubsztrátumok molekuláris telepeit, amikor a replikáció feltételeit hozták létre. A molekulák ingyenes cseréje volt, amelyek az ütközés során cserélhetnek területeket, amelyek kísérletileg. A kolóniák teljes készlete ezzel kapcsolatban gyorsan fejlődött.

A kolónia fehérje szintézisének előfordulása után, amely enzimeket hozhat létre, sikeresen fejlődött. Még sikeresebb telepek, megbízhatóbb mechanizmust alakítottak ki a DNS-ben való információ tárolására, és végül elválasztva a lipid membrán külső világától, megakadályozva molekulák szétszóródását.

Az elő-biotikus modellek, amelyekben a nukleotidok létrejöttek, nem kompatibilisek a cukrok létrehozásához szükséges feltételekkel (a formaldehid nagy koncentrációja miatt). Tehát különböző helyeken kell szintetizálni, majd átkerülnek egy helyre. Azonban nem reagálnak a vízben. A vízmentes reakció könnyen köthető a purinokkal cukrokkal, de csak 8% -uk csatlakoztatja a megfelelő szénatomot a cukorral a megfelelő nitrogénatommal. A pirimidinek azonban nem reagálnak Ribosa-val, még vízmentes körülmények között is.

Ezenkívül a szintézishez szükséges természetben szükséges foszfátok rendkívül ritkák, mivel könnyen esnek az üledékbe. A foszfát bevezetésével az utóbbinak gyorsan csatlakoznia kell a megfelelő hidroxil-nukleotidcsoporthoz.

A nukleotidok RNS-t képezhetnek, maguk is aktiválniuk kell. Az aktivált purin nukleotidok kis láncokat alkotnak a pirimidin RNS meglévő sablonján, de ez a folyamat nem tér el ellenkezőleg, mert a pirimidin nukleotidokat nem könnyen polimerizálják.

Az Abiogén RNS szintézis egy másik hipotézise, \u200b\u200bamely az RNS-szintézis alacsony becsült valószínűségének problémájának megoldására szolgál, a 2004-ben javasolt poliaromatikus szénhidrogének világának hipotézise, \u200b\u200bés az RNS-molekulák szintézisét poliamiamatikus gyűrűkkel alapozva.

Valójában mindkét hipotézis "A világ előzetes RNS-je" nem utasítja el az RNS-világ hipotézisét, és módosítja azt azáltal, hogy az elsődleges metabolikus rekeszekben lévő RNS replikáló makromolekuláinak kezdeti szintézisét közzéteszi, akár a munkatársak felületén, a "RNS világa" a második szakaszba

Biológiai tudományok jelöltje S. Grigorovich.

A történelem legkorábbi hajnalánál, amikor egy személy megszerezte az elmét, és vele együtt, és az absztrakt gondolkodás képessége, lett egy elköteles foglya, hogy megmagyarázza mindent. Miért ragyog a nap és a hold? Miért áramlik a folyók? Hogy van a világ? Természetesen az egyik legfontosabb kérdés az élet lényegéről. Az élők, a növekedés, a halottak közötti éles különbség még mindig a szemébe volt, hogy figyelmen kívül hagyható.

Az 1892-ben D. Ivanovo által leírt első vírus egy dohánymozaik vírus. Ennek a felfedezésnek köszönhetően világossá vált, hogy élénk teremtmények vannak primitívebbek, mint a sejt.

Orosz Mikrobiológus D. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I. I..

1924-ben A. I. Oparin (1894-1980) azt javasolta, hogy egy fiatal földterület légkörében hidrogénatom, metán, ammónia, szén-dioxid és vízgőz, aminosavak szintetizálhatók, majd spontán kapcsolódnak a fehérjékhez.

Az amerikai biológus Eswald Everver meggyőzően bizonyította a baktériumok kísérleteit, amely az örökletes tulajdonságok átadásáért felelős pontos nukleinsavak.

Összehasonlító RNS és DNS-szerkezet.

A legegyszerűbb tetrahymena test ribózisa kétdimenziós térszerkezete.

Koncepcionális kép riboszóma - molekuláris gép fehérje szintézishez.

A "Evolution a csőben" (válasszon módszer).

Először Louis Pasteur (1822-1895) először felfedezték, hogy az azonos anyagból származó kristályok - két tükörszimmetrikus térbeli konfigurációval rendelkezhetnek.

Az 1950-es évek elején Miller a Chicagói Egyetem (USA) elvégezte az első kísérletet, amely szimulálja a kémiai reakciókat, amelyek egy fiatal földön áramlanak.

Királis molekulák, például aminosavak, tükrözött szimmetrikus, mint bal és jobb. A "kiralanság" kifejezés maga a "Hiros" görög szóból származik.

Az RNS világ elmélete.

Tudomány és élet // ábra

A történelem minden szakaszában az emberek felajánlották döntését arról, hogy a bolygónk életének megjelenését riddálják. Az ókori, aki nem ismeri a "Tudomány" szavakat egy ismeretlen egyszerű és megfizethető magyarázatra: "Mindent, amit körülöttünk, valaki létrehozott." Így megjelentek az istenek.

Mivel az ókori civilizációk eredete Egyiptomban, Kínában, majd a modern tudomány bölcsőjében - Görögország, évszázadok közepétől a világ tudásának fő módja, a "hatóságok". Állandó megfigyelések egyértelműen igazolta, hogy élő betartása mellett bizonyos feltételek megjelenik a nem élő: a szúnyogok és krokodilok - származó mocsári tina, legyek - a rothadó étel, és az egereket a szennyesét, által szállított búza. Fontos, hogy figyeljen egy bizonyos hőmérsékletet és páratartalmat.

A középkori európai "tudósok", a vallási dogmára támaszkodva a világ megteremtéséről és az isteni formatervezések érthetőségéről, az élet születésének csak a Biblia és a vallási szentírások születésének vitatására tekinthető. Az Isten által létrehozott lényege lehetetlen megérteni, de csak "tisztázhatja", a szent szövegekről vagy az isteni inspiráció hatására. A hipotézis ellenőrzése abban az időben rossz hangzásnak tekinthető, és a szent templom véleményének megkérdőjelezésének kísérlete születendő, eretnekségnek és áldozatnak tekinthető.

Az élet megismerése a helyére tapadt. A kétezer évig a tudományos gondolat csúcsa továbbra is az ókori Görögország filozófusainak eredményei maradtak. A legjelentősebbek voltak Platon (428/427 - 347. BC) és diákja Arisztotelész (384 - 322 BC. E.). Platón többek között javaslatot tett egy animáció ötletéről, kezdetben élettelen ügyek, köszönhetően egy halhatatlan immateriális lélek létrehozásával - "psziché". Tehát volt egy elméleti ön-áthelyezése az élő nem életben.

Nagyszerű a tudomány számára A "kísérlet" szó jött a reneszánsz korszakával. Kétezer évre volt szükség ahhoz, hogy egy személy döntse el, hogy kétségbe vonja az ókori tudósok hiteles nyilatkozatának elengedhetetlenségét. Az egyik első bátor baráta ismert, hogy az olasz Doktor Francisco Radi (1626-1698) volt. Rendkívül egyszerű, de látványos élményt töltött: több hajó elhelyezése egy húsdarabban, közülük egy sűrű ruhával borított, mások - Marley és a harmadik bal oldali. Az a tény, hogy a lárvák csak nyílt edényekben alakultak ki (melyik bögre ülhetnek), de nem a zártban (amelyre a levegőbehozatal még mindig volt), hirtelen ellentmondott a Platón támogatóinak és arisztotelének hiedelmei az érthetetlen élethosszig, a levegőben és a nem élő anyagok élését.

Ez a kísérleti kísérletek a két tudósok két csoportja közötti heves csaták elejét helyezték el: a vitalisták és a mechanika. A vita lényege a kérdésre szólt: "A fizikai törvények működtetése (és megjelenése) a fizikai törvények által kifejthető, az élettelen ügyre is?" A vitalisták negatívan reagáltak rá. "Cage - csak a cellából, minden életben - csak az élő!" A XIX. Század közepén előterjesztett rendelkezés a vitalizmus bannerévé vált. A nagyon paradoxon ebben a vitában az, hogy még ma is, tudva az atomok és molekulák testének "élettelen" természetét, és általában mechanisztikus szempontból egyetért, a tudósok nem rendelkeznek kísérleti megerősítéssel a A sejt életének származása az élettelen anyagból. Senki sem tudta, hogy "az élő szervezeteken kívüli" szervetlen "-ból még a legprimitívebb cellát is" alkotja "még a legprimitívebb cellát," részeket ". Tehát a végső pont ebben az epochális vitában még mindig ki kell szállítani.

Szóval hogyan lehet az élet a Földön? A mechanika pozícióinak megosztása könnyebben elképzelhető, hogy az életnek először nagyon egyszerű, primitív módon elrendezett formában kellett kialakulnia. De annak ellenére, hogy az egyszerűség a szerkezet, még mindig életnek kell lennie, vagyis mi van egy minimális tulajdonságok, amelyek megkülönböztetik az élő életet.

Melyek ezek a kritikus tulajdonságok? Mi, valójában megkülönbözteti a nem életet?

A XIX. Század végéig a tudósok meg voltak győződve arról, hogy minden élő dolgot a sejtekből építették, és ez a legnyilvánvalóbb megkülönböztetés az inniame szempontból. Így gondolta felfedezése előtt a vírusok, amelyek, bár kevésbé, mint az összes ismert sejtek, aktívan fertőz más szervezetekre, szaporodnak, és utódokat, amely az azonos (vagy nagyon hasonló) biológiai tulajdonságait. Az elsőként az észlelt vírusok, a dohánymozaik vírus, az orosz tudós Dmitry Ivanovsky (1864-1920) írja le 1892-ben. Azóta világossá vált, hogy a primitív alkotások, mint a sejtek is igényelhetik az élethez való jogot.

A felfedezés a vírusok, majd még kezdetleges formáit élő - viroidokat, ennek eredményeként megfogalmazni egy minimális tulajdonságok, amelyek szükségesek és elégségesek, hogy az objektum vizsgálat alatt nevezhető életben. Először is képesnek kell lennie arra, hogy ez így kell reprodukálnia. Ez azonban nem az egyetlen feltétel. Ha az élet hipotetikus elsődleges anyaga (például egy primitív sejt vagy molekula) csak a pontos példányok egyszerűsítésére képes, akkor végül képes lesz túlélni a környezeti feltételek megváltoztatásában a fiatal földön és más, összetettebb formák (evolúció) lehetetlen lenne. Következésképpen, a feltételezett primitív „limit eredetiség” lehet meghatározni, mint valami, a legtöbb a lehető legegyszerűbben, de ugyanakkor lehet változtatni, és továbbítja a tulajdonságait, hogy leszármazottai.

Az elmúlt években egyre több támogató találja meg ezt az elméletet az élet kialakulásának, amely domináns a probléma megoldásában. A lényege, hogy az élet alapítói nem fehérjék, hanem RNS molekulák. Az RNS - szénhidrát-ciklusok ribóz és heterociklusos bázisok monomerkapcsolatának összetevői képződése - amint azt már kimutatták, nem akadályozta az alapvető nehézségeket. Sokkal nehezebb elképzelni a közvetlenül nukleozid képződésének folyamatát, majd az utóbbiakapcsolat az NC-ben. Valójában a homofamin folyamat körülményei között gáz- vagy folyékony közegben az ilyen szintézis rendkívül nehéz lehet. Azonban viszonylag könnyen elvégezhető heterofázisos katalízis körülmények között szilárd szubsztrátumon. A Föld kéregének sok ásványijai utóbbiaként működnek: kalcium-karbonát, kaolinitis, montmorillonit, alumíniumvegyületek, zeolitok. Ugyanakkor nemcsak a szintézis felgyorsítására, hanem a reagáló komponensek helyes tájolására is hozzájárulnak. Ilyen szubsztrátumokban kereszthivatkozást végeztünk első nukleoziddal, majd a foszforsav vagy származékainak részvételével egy inter -uklootid kötés kialakulása. Például lehetséges volt az oligizidin szintézisének, vagyis a rövid RNS molekula, amely csak egy típusú nukleozidból áll, egy montmorillonit szubsztrátumon 5 "-HOPHORIMIDIDOLIDED CITIDIN. Hasonlóan bonyolultabb oligonukleotidokat kaptunk, amelyek különböző típusok. Érdekes, hogy az RNA a lánc stabil volt, hosszú ideig stabil volt. Ugyanakkor hosszú oligonukleotidok, ásványmátrixon, a komplementer bázisok közötti hidrogénkötések kialakulásához kötődhetnek. Ezeknek a di- és trinukleotidoknak, interneukleotidnak köszönhetően Kommunikáció is kialakítható. Így a leányvállalat RNS szintézisét RNS-mátrixon, azaz a transzkripció analógja végeztük. A transzkripciós analóg. A műveletek hasonló szekvenciája is előfordulhat a RNS-ben lévő peptidek mátrixirányú szintézisének esetében: egyedi di- és trinukleotidok jártak AK-molekulát, például, mivel hidrofób kölcsönhatások vagy hidrogénkötéseket, és át őket, hogy az RNS-mátrixszal. a RNS molekula di- és hármas Cleotydis kölcsönhatásba lépett hidrogénkötésekkel. Ennek eredményeképpen az RNS áramkör közelében építsünk nukleotidokat, amelyek az AK hordozhatók. Ha ők található szorosan egymástól, lehetővé vált, hogy alkotnak közötti peptid kötések AK molekulák kialakulását polipeptid - egy kis „fehérje”. Így a műsorszórás válaszát hajtották végre, és a fehérjék-enzimek részvétele nélkül. Különösen fontos hangsúlyozni, hogy ezeket a folyamatokat végeztük nagyon specifikus, mivel a hidrogén kötések kialakulását a különböző molekulák meglehetősen szelektív: a legstabilabb interakciós, amelyekben a legnagyobb számú hidrogénkötések kerül végrehajtásra. A folyamatok egyensúlyának körülményei között az ilyen szelektivitás bizonyos molekulák reprodukálásához vezetett: minden egyes mátrix "termelt" termékeket csak rá. Az ilyen szintézist az elsődleges kapackerekben lehet tartani. Ez egyértelműen meghatározott biomolekulák felhalmozódásához vezetett mindegyikben, azonban a cseppek sokfélesége és a létezett körülmények között, nagy lehetőségeket adott a legstabilabb cseppek kiválasztásának, amely már proto volt Deevolution. Az ön reprodukált cseppek megoszlása \u200b\u200bmindegyike megnövekedett, és folyamatosan bonyolultabbá vált, új és új anyagok bevonásával. Tehát az első cella felmerülhet.

Van azonban kétértelműség, hogy az RNS volt-e az első életképző molekula, vagy létezett az ősi elődök. Néhány évvel ezelőtt egy kiméra anyag szintézise, \u200b\u200bamelyet peptidukleonsavnak (PNA), amelyben a láncok csontvázát aminosavmolekulákkal, N- (2-amino-etil) -glicinnal, és heterociklusos bázisokat kaptunk ehhez a csontvázhoz . Így a szacharózfoszfátkábelt polipeptiddel helyettesítjük. Jelenleg néhány kutató úgy véli, hogy a PNA jelöltként szerepel az RNS esetleges elődjének szerepére, bár a PNK prebiotikus szerepe még mindig szigorúan bizonyított.

Az élet születésének modern fogalma között az egyik domináns rendelkezés az RNS-világ elméletét foglalja el. Próbáljuk meg kitalálni, hogy mi az.

A múlt század molekuláris biológiájának felfedezései vezetették az emberiséget az élet életének megértésében a kémiai szinten. Kiderült, hogy bármely szervezet létfontosságú aktivitásának alapja az anyagok két csoportja - biopolimerek: fehérjék és nukleinsavak.

Fehérjék, amelyek hosszú, intenzíven hengerelt láncok több tucatnyi és több száz következetesen kapcsolódó aminosavból állnak, végrehajtják a működési eszközök és az univerzális építőanyagok szerepét a sejtben. A fehérjék-enzimek felgyorsítják és irányítják a sejtekben előforduló valamennyi kémiai reakciót, ami megjelenik.

De a fehérjék ideiglenes eszközök, amelyek szükségessége folyamatosan változik a test életében. A fehérjékkel kapcsolatos azonos információk tárolására, ezért a szervezet szerkezete maga magja a nukleinsavakat - DNS-t (deoxiribonukleinsav) és RNS-t (ribonukleinsav). Ezek a hosszú molekulák, amelyek négyféle nukleotidból épültek egymástól, nagyon hasonlítanak a szerkezetben, de különböző tulajdonságokkal rendelkeznek. A különböző irányokba irányuló két DNS-áramkör merev és stabil dupla spirálot képez több millió pár nukleotidpárban. Az RNS viszonylag rövid láncokat képez, amelyek számos kémiai reakciónak vannak kitéve, és maguk a hurok fonása.

A DNS-molekula szerkezete. Kép: Richard Wheeler / Wikimedia

Egy ilyen különböző struktúra, melyet a tudósok magyarázata a DNS és az RNS különböző funkciói. A DNS megbízható, hosszú távú információ tárolása a test fehérjéiről, és az RNS egy mobil, rövid életű információ. A DNS-mátrixon fehérjék-polimerázok szintetizálják, és felelősek a DNS-ben rögzített dekciverekért, valamint a fehérjék összeszereléséhez a DNS-rajzon.

A tudás mindezen ismereteit a legutóbbi század közepén a tudósok felhalmozta, a jelenlegi biotechnológiai forradalom előfutára lett. De ugyanakkor felvette a tudósokat, akik szenvednek az élet születésének problémájával, a paradoxon előtt.

Az első "életben", azaz a biokémiai rendszerek, amelyek képesek tenyésztésre és önfenntartó, elegendő DNS-re, RNS-re és fehérjére. A szerepe az RNS, úgy tűnik, minden érthető - egy tipikus molekulát hólyagok, amelyek nem igazán tudom, hogyan, és nem oldja meg, de szükséges az információ közvetítése a DNS és a munka mechanizmusok fehérje szerelvény. De a fehérjék és a DNAS egyértelműen egy központi helyet kellett elfoglalnia az őskori világ festményében.

Információ a fehérje-katalizátorok szerkezetéről, amely képes maradni, csak a DNS-szerkezetben rögzíthető. Ugyanakkor a stabil DNS, tökéletesen fenntartva az információkat, nem képes független kémiai átalakításokra, kivéve, kivéve, lassú bomlás. Mi jelent meg az evolúcióban korábban - ügyes, rövid életű fehérjék vagy megbízható, de tehetetlen DNS? Az egyik dolog nem jelenik meg a másik nélkül, és a komplex DNS RNS-fehérje ön-reprodukáló rendszer véletlenszerű egyszeri nukleációja hihetetlenül tűnt.

Itt a tudósok véleménye, és az RNS-hez vonzott. Az RNS nem stabil és szörnyen tartja az információt, de még mindig megtartja. És mi van, ha feltételezzük, hogy a velencei hurkokban szőtt RNS-áramkör úgy működhet, mint az enzimfehérjék, katalizátor, azaz gyorsulás, biokémiai reakciók? Hadd megbirkózni ezzel a feladattal százszor rosszabb, mint a fehérjék, de elméletileg az ilyen RNS-katalizátorok fenntarthatóan létezik, és szaporodnak a felszínen, az ősi föld megjelenése előtt fehérjék és a DNS. És a kémiai instabilitása is egy plusz lenne, ami a primitív RNS-fauna evolúciójának egy puszta üteméhez vezetne.

A mátrix RNS prekurzor molekulájának szerkezete. Kép: Vossman / Wikimedia

A merész hipotézis kiderült, hogy prófétai, első ribózist találtak a 80-as évek - RNS-alapú biokatalizátorok. Egy kicsit később a tudósok aptamers - RNS molekulákat kaptak, amelyek bizonyos anyagokat szelektíven kötődnek. Kiderült, hogy az RNS mind biokatalízis, mind molekuláris felismerés által működtethető. Igen, rosszabb, mint a fehérjék, de még mindig kiderül.

Azóta a tudósok nem hagynak tartós próbálkozást, hogy ribozimot kapjunk a laboratóriumban, amely képes az RNS molekulák stabil másolására (replikáció) bármely szerkezetű RNS molekulákra. Az evolúció hajnalán, hasonlóan a ribosimhez hasonlóan a hipotetikus RNS világ valódi "magja" lett volna, és átvétele a még spekulatív hipotézis kézzelfogható megerősítése lenne.

A kutatás évein keresztül ribózi ligazusokat kaptunk, amelyek képesek az RNS-molekulák varrása, sőt polimeráz ribozizmusok, amelyek kis, homogén RNS-fragmenseket másolnak nukleotidkészítményben. De minden komplex, amely képes biokatalízis és molekuláris felismerés a szekvenciák, makacsul ducks, megtagadva a munkát.

És a közelmúltban a hiteles magazinban PNAS. Egy cikket tettek közzé az első ribosim megszerzéséről, a nukleotidkészítmény RNS-mátrixának magabiztosan másolása. A kísérletek során a tudósokat felváltotta az evolúcióval: mesterséges kiválasztással egy kémcsőben, sikerült létrehozni Ribosim-kezelő RNS-t, hozzáférhetetlen pontossággal.

A kiválasztási mutáció 24 fordulójának mindegyike elkezdődött a már meglévő enzim másolásával a biokémiai folyamatban, a Riboptz nevű. Ez a reakció egy jól ismert polimeráz láncreakció (PCR) analógja, amely néhány órán belül lehetővé teszi a kívánt DNS-fragmens több millió példányának szintetizálását. Annak érdekében, hogy a rendszer mesterséges kiválasztásra jelenjen meg, a reakciót módosítottuk a másolási pontosság csökkentésére. A hibák gyakorisága 10% -ot ért el egy külön nukleotid tekintetében. Ennek az ütemezett véletlen mutagenezisnek köszönhetően a tudósok sikerült 10 14 (100 trillió!) Különböző lehetőségei az eredeti Ribrosima számára. A reakció befejeződése után a mutáns ribóziók a tudósok válogatottak voltak: a következő körben a mutáció csak a leggyorsabb és pontos ribózist adta át, amely képes a mátrix legjobb másolására.

Miután befejezte ezt a fájdalmas munkát, a kutatók megkapták Ribosim, 24-3 polimeráz. Első alkalommal a tudósok ribozimot értek el, amely képes bármilyen szekvencia kis RNS láncainak reprezentálására. Ezzel több aptamer sikerült reprodukálnia. Ezután a fáradhatatlan polimerázt katalitikusan aktív ribozim-ligázzal másoltuk. De ez az eredmény volt az a tény, hogy 24-3 polimerázok segítségével sikerült reprodukálni az egyik közlekedési RNS-t. Ezek a nagy, sokszor fonott az ábrán, mint például az RNS-molekula lóhere lapja, az aminosav-linkeket a fehérje láncok összeszerelésének helyére átviteli, és a fehérje szintézis-készülék alapvető eleme.

A kapott ribosim működésének sebessége rendkívül kicsi volt, és a teljesítmény összehasonlítható természetes polimeráz fehérjékkel, de a fő dolog az, hogy megkapta, és működik. Most, hogy bizonyítsa az ősi RNS-világ létezésének lehetőségét, a tudósok továbbra is az utolsó lépés - a riboszim létrehozása, amely képes folyamatosan replikálni magát. Miután elvégezte, az emberiség az önmásolási RNS molekulák kolóniáját kapja egy kémcsőben - potenciális analóg az első életforma a bolygónkban.

Több hónapos munka lehetővé tette a kutatók számára, hogy megközelítsék a primitív élet mesterséges prototípusának létrehozását. Mi történhet a természetes kiválasztásból több száz millió évig? Soha nem voltunk olyan közel a kérdésre adott válaszhoz.