Na pochodzeniu życia i RNA. Jak naukowcy szukają potwierdzenia teorii RNA-World. Życie rozpoczęło się od RNA pochodzenia życia Nowoczesne teorie RNA na świecie

Aktualna wersja strony nie została jeszcze sprawdzona.

Aktualna wersja strony nie została jeszcze sprawdzona przez doświadczonych uczestników i może się znacząco różnić od badanego 15 lipca 2019 r.; Czeki wymagają.

Świat RNA. - hipotetyczny etap życia na ziemi, gdy zarówno funkcja przechowywania informacji genetycznych, jak i katalizę reakcji chemicznych przeprowadzono przez zespoły cząsteczek kwasu rybonukleinowego. Następnie współczesne życie DNA -rnk-czyste pojawiło się z ich stowarzyszeń, oddzielna membrana ze środowiska zewnętrznego. Idea świata RNA została po raz pierwszy wyrażona przez Karl Vysoza w 1968 r., Później opracowany Leslie Ordhell \u200b\u200bi ostatecznie sformułował Walter Hilberta w 1986 roku.

W organizmach żywych prawie wszystkie procesy występują głównie z powodu enzymów przyrody białkowej. Białka nie mogą być zorganizowane i syntetyzowane w komórce de novo. W oparciu o informacje określone w DNA. Ale podwojenie DNA jest tylko ze względu na udział białek i RNA. Utworzone jest zamknięte koło, dzięki czemu w ramach teorii samowystarczalności życia, konieczne było uznanie potrzeby nie tylko abogenicznej syntezy obu klas obu klas, ale także spontaniczne wystąpienie kompleksu system ich związku.

W związku z tym RNA może być całkowicie autonomicznie, katalizując reakcje "metaboliczne", na przykład syntezę nowych rybonukleotydów i samokapiętnych, utrzymywanie z "generacji" do właściwości katalitycznych "generacji". Akumulacja losowych mutacji doprowadziła do pojawienia się RNA katalizującego syntezę pewnych białek, które są bardziej wydajnym katalizatorem, a zatem mutacje zostały ustalone podczas wyboru naturalnego. Z drugiej strony, wyspecjalizowane zaplecze magazynowe informacji genetycznej - pojawiły się DNA. RNA został zachowany między nimi jako pośrednik.

Ślady Świata RNA pozostały w nowoczesnych żywych komórkach, a RNA uczestniczy w krytycznych procesach życia komórek:

W 2017 r. Wykazano, że pokazano możliwość samotonażu urydarza z rybozy, uracylu i kwasu fosforowego.

Zdolność cząsteczek RNA do ewolucji była wyraźnie wykazana w wielu eksperymentach. Nawet przed otwarciem aktywności RNA katalitycznej, takie eksperymenty przeprowadziły rozkazy Leslie z kolegami w Kalifornii. Dodano do rury z trucizną RNA - bromkiem etydyny, hamując syntezę RNA. Początkowo Synteza stempla została spowolniona przez truciznę, ale po dziewięciu "pokoleniach bezfioprołych" ewolucji w procesie wyboru naturalnego przyniósł nową rasę RNA, odporną na truciznę. Przez spójne podwojenie dawek trucizny usunięto rasę RNA odpornej na bardzo wysokie stężenia. W sumie w eksperymencie zmieniono 100 przebijanych pokoleń (a znacznie więcej pokoleń RNA, ponieważ pokolenia zostały zastąpione wewnątrz każdej probówki). Chociaż w tym eksperymencie replikacja RNA została dodana do roztworu przez samych eksperymentatorów, ustnął, że RNA jest zdolny do obu spontanicznych samopoczucia, bez dodawania enzymu, choć znacznie wolniej.

Dodatkowy eksperyment był później utrzymywany w laboratorium Niemieckiej Szkoły Manfred Eygen. Odkrył spontaniczną samodzielną cząsteczkę RNA w probówce z substratem i replikem RNA. Stworzono stopniowo rosnącą ewolucję.

Po otwarciu aktywności katalitycznej RNA (Ribosims), ich ewolucja w zautomatyzowanym urządzeniu pod kontrolą komputera zaobserwowano w eksperymentach Brian Pegel i Gerald Joyce z Instytutu Badań Scripps w Kalifornii w 2008 roku. Czynnikiem odgrywającą rolę ciśnienia selekcji była ograniczenia podłoża, w których uwzględniono oligonukleotydy, które rozpoznawali rybosim i dołączony do siebie, oraz nukleotydów do syntezy RNA i DNA. Podczas konstruowania kopii, czasami były wady - mutki - wpływające na ich aktywność katalityczną (w celu przyspieszenia procesu kilka razy, mieszaninę mutowanej reakcji łańcuchowej polimerazy przy użyciu "niedokładnego" polimeraza). Na tej podstawie miała miejsce wybór cząsteczek: najszybsze cząsteczki kopiowania szybko zaczęły dominować w pożywce. Następnie usunięto 90% mieszaniny, a zamiast naliczono świeże mieszaninę z substratem i enzymami, a cykl powtórzono ponownie. Przez 3 dni aktywność katalityczna cząsteczek z powodu tylko 11 mutacji wzrosła 90 razy.

Te eksperymenty dowodzą, że pierwsze cząsteczki RNA nie musiały mieć wystarczająco dobrych właściwości katalitycznych. Rozwinęli się później podczas ewolucji pod działaniem doboru naturalnego.

W 2009 r. Kanadyjscy biochemiści z Uniwersytetu Montrealskiego K. Bokova i S. Steinberga, studiowali główny składnik rybosomu bakterii Coli Escherichia, cząsteczki 23S-RRNA, pokazało, jak z stosunkowo małych i prostych rybozyjów może opracować mechanizm syntezy białek. Cząsteczka została podzielona na 60 w stosunku do niezależnych bloków strukturalnych, której głównym jest centrum katalitylowe (centrum przenoszące peptydylowe, PTC, Peptidyl-Transferase CentR) odpowiedzialny za transportowanie (tworzenie komunikacji peptydowej). Wykazano, że wszystkie te bloki mogą być kolejno odłączone od cząsteczki bez zniszczenia jego pozostałej części, dopóki nie pozostanie centrum transpepteptydacyjnego. W tym samym czasie zachowuje zdolność do katalizowania transpeptydacji. Jeśli każde połączenie między blokami cząsteczkowymi jest obecne w postaci strzałki kierowanej z tego bloku, który nie jest zniszczony podczas rozdzielania, do urządzenia zniszczonego, to takie strzałki nie tworzą pojedynczego zamkniętego pierścienia. Jeśli kierunek relacji był losowy, prawdopodobieństwo tego byłoby mniej niż miliard. W związku z tym taki charakter linków odzwierciedla sekwencję stopniowego dodawania bloków w procesie ewolucji cząsteczki, którą badacze udało się zrekonstruować szczegółowo. Tak więc pochodzenie życia mogą stać stosunkowo prosty rybosim - Centrum PTC cząsteczki 23S-RRNA, do której dodano nowe bloki, poprawiając proces syntezy białek. Sama PTC składa się z dwóch symetrycznych ostrzy, z których każdy zawiera CCA "-Helos jeden cząsteczkowy TRNA. Zakłada się, że taka struktura powstała w wyniku powielania (podwojenia) jednego ostrza źródła. Uzyskano metodę sztucznej ewolucji Funkcjonalny RNA (ryboza) zdolna do transpeptyd katalizowania. Struktura tych sztucznie pochodnych rybozyjów jest bardzo blisko struktury protorybosomów, którą autorzy "obliczali".

O tym, jak wyglądał samopodpowiedziany system RNA, istnieją różne założenia. Najczęściej istnieje potrzeba agregowania membran RNA lub umieszczenia RNA na powierzchni minerałów i w przestrzeni porów luźnych skał. W latach 90., A. B. Chetverin z pracownikami wykazano zdolność RNA do tworzenia kolonii molekularnych na żelach i stałe podłoża przy tworzeniu warunków replikacji. Była wolna wymiana cząsteczek, która kiedy kolizja może wymienić obszary, które pokazały eksperymentalnie. Cały zestaw kolonii w związku z tym szybko ewoluował.

Po wystąpieniu syntezy białek kolonii, zdolną do tworzenia enzymów, rozwinęły się bardziej pomyślnie. Jeszcze bardziej udane kolonie utworzyły bardziej niezawodny mechanizm do przechowywania informacji w DNA i wreszcie, oddzielony od zewnętrznego świata membrany lipidowej, zapobiegając rozproszeniu ich cząsteczek.

Modele przedbitotyczne, w których tworzone są nukleotydy, są niezgodne z warunkami niezbędnymi do tworzenia cukrów (ze względu na duże stężenie formaldehydu). Należy więc być syntetyzowany w różnych miejscach, a następnie przeniesiony do jednego miejsca. Jednak nie reagują w wodzie. Bezwodne reakcja łatwo wiążące z cukrem, ale tylko 8% z nich łączy prawidłowy atom węgla na cukier z prawidłowym atomem azotu na podstawie. Jednak pirymidyny nie będą reagować z Ribosa, nawet w warunkach bezwodnych.

Ponadto fosforany w naturze niezbędnej do syntezy są niezwykle rzadkie, ponieważ łatwo wpadają do osadu. Wraz z wprowadzeniem fosforanu ten ostatni musi szybko połączyć się z prawidłową grupą hydroksylową nukleotydową.

Do nukleotydów może tworzyć RNA, oni same muszą być aktywowane. Aktywowane nukleotydy purynowe tworzą małe łańcuchy na istniejącym szablonie rna pirymidyny, ale proces ten nie przestawa przeciwnie, ponieważ nukleotydy pirymidyna nie są tak łatwo polimeryzowane.

Kolejna hipoteza syntezy Abiogennej RNA, zaprojektowana w celu rozwiązania problemu niskiego szacowanego prawdopodobieństwa syntezy RNA, jest hipoteza świata poliaromatycznych węglowodorów proponowanych w 2004 r. I sugerując syntezę cząsteczek RNA na podstawie stosu pierścieni poliariamatycznych.

W rzeczywistości oba hipoteza "Pre-RNA światów" nie odrzucają hipotezy świata RNA i modyfikować go poprzez umieszczenie początkowej syntezy replikacji makrocząsteczek RNA w pierwotnych przedziałach metabolicznych, na powierzchni współpracowników, naciskając "Świat RNA" do drugiego etapu

Kandydat nauk biologiczny S. Grigorovich.

W najwcześniejszym świcie swojej historii, gdy osoba nabyła umysł, a z nim i zdolność do abstrakcyjnego myślenia, został więźniem nie do pokonania, aby wyjaśnić wszystko. Dlaczego słońce i księżyc świecą? Dlaczego rzeki przepływają? Jak tam świat? Oczywiście jeden z najważniejszych pytań dotyczących istoty życia. Ostra różnica między życiem, rosnącym, z martwych, nadal była zbyt zawiązana w oczach, aby mogła być ignorowana.

Pierwszy wirus opisany przez D. Ivanovo w 1892 r. Jest wirusem mozaikiem tytoniowym. Dzięki temu odkryciu stało się jasne, że istnieją żywe stworzenia bardziej prymitywne niż komórka.

Rosyjski mikrobiolog D. I. Ivanovsky (1864-1920), założyciel wirusologii.

W 1924 r. I. I. Oparin (1894-1980) zasugerował, że w atmosferze młodej ziemi, składającej się z wodoru, metanu, amoniaku, dwutlenku węgla i pary wodnej, aminokwasy można syntetyzować, co następnie spontanicznie podłączone do białek.

Amerykański biolog Oswald Everver przekonujący się w eksperymentach z bakteriami, który jest precyzyjnie kwasami nukleinowymi odpowiedzialnymi za przeniesienie dziedzicznych właściwości.

Porównawcza struktura RNA i DNA.

Dwuwymiarowa struktura przestrzenna rybozy najprostszej tetrahymena ciała.

Koncepcyjny obraz rybosomu - maszyna molekularna do syntezy białek.

Schemat procesu "ewolucji w rurze" (wybierz metodę).

Louis Pasteur (1822-1895) został po raz pierwszy odkrył, że kryształy tej samej substancji - kwas winowy - mogą mieć dwie lustrzane symetryczne konfiguracje przestrzenne.

Na początku lat 50. Miller z University of Chicago (USA) zrobił pierwszy eksperyment, który symuluje reakcje chemiczne, które mogą płynąć na młodej ziemi.

Cząsteczki chiralne, takie jak aminokwasy, odzwierciedlane symetryczne jak lewą i prawą rękę. Termin "Chirality" sama pochodzi z greckiego słowa "hiros" - ręka.

Teoria świata RNA.

Nauka i życie // ilustracja

Na każdym etapie historii ludzie zaoferowali swoją decyzję o wyrażaniu wyglądu życia na naszej planecie. Starożytny, który nie znał słów "Nauka" znaleziono dla nieznanego prostego i niedrogiego wyjaśnienia: "Wszystko, co jest w pobliżu, zostało kiedyś stworzone przez kogoś". Więc pojawili się bogowie.

Od początku starożytnych cywilizacji w Egipcie w Chinach, a następnie w kołysce współczesnej nauki - Grecji, do połowy wieków, główną metodą znajomości świata służył obserwacji i opinie "władz". Stałe obserwacje jednoznacznie zeznawane, że życie pod przestrzeganiem pewnych warunków pojawia się z nieżywania: komary i krokodyli - od bagiennej tiny, muchy - od gnijących jedzenie i myszy z brudnej bielizny, wysyłane przez pszenicę. Ważne jest, aby obserwować pewną temperaturę i wilgotność.

Europejscy "naukowcy" średniowiecza, polegający na religijnym dogmatowi na tworzeniu świata i niezrozumiałość boskich wzorów, uznano za możliwe kłótnie o narodziny życia tylko w biblii i pism religijnych. Istota stworzonego przez Boga jest niemożliwa do zrozumienia, ale możesz tylko "wyjaśnić", korzystając z informacji z świętych tekstów lub pod wpływem boskiej inspiracji. Sprawdzanie hipotezy w tym czasie była uważana za zły ton, a każda próba kwestionowania opinii Kościoła Świętego był uważany za nienarodzony, herezję i uśrencję.

Poznanie życia deptany na miejscu. Szczyt pomyślań naukowych przez dwa tysiące lat pozostało osiągnięciami filozofów starożytnej Grecji. Najważniejsze z nich były Platon (428/427 - 347. BC) i jego student Arystotelesa (384 - 322 pne. E.). Plato, między innymi zaproponowało ideę animacji początkowo nieożywioną sprawę, dzięki powstaniu nieśmiertelnej duszy niematerialnej w nim - "Psyche". Była więc teoria samodzielnego przeniesienia życia życia.

Świetne do nauki Słowo "eksperyment" przyszedł z erą renesansu. Dwa tysiące lat potrzebne dla osoby do podjęcia wątpliwości na niezbędność autorytatywnych oświadczeń naukowców starożytności. Jednym z pierwszych dzielnych przyjaciół znanych nam, byli włoski lekarz francisco Radi (1626 - 1698). Spędził niezwykle proste, ale spektakularne doświadczenie: umieszczenie w kilku statkach w kawałku mięsa, jeden z nich pokryty gęstą tkaniną, innymi - Marley, a trzeci lewy otwarty. Fakt, że larwy latają opracowane tylko w otwartych naczyniach (które kubki mogą siedzieć), ale nie w zamknięciu (do którego dostępny powietrze był nadal), gwałtownie zaprzeczane przekonania zwolenników Platona i Arystoteles o niezrozumiałej sile życia, noszenie w powietrzu i konwertuje materię nie życie na żywo.

Te eksperymentalne eksperymenty położyły początek okresu zaciekłych bitwy między dwiema grupami naukowców: Vitalists and Mechanics. Istotą sporu dotyczyła pytania: "Czy funkcjonowanie (i wygląd) żywyme są wyjaśnione przez prawa fizyczne, mające zastosowanie również do sytuacji nieożywionej?" Vitalists odpowiedzieli mu negatywnie. "Klatka - tylko z komórki, przy życiu - tylko z życia!" Przepis ten przedstawiony w środku XIX wieku stał się sztandarem Vitalizmu. W tym przypadku paradoks w tym sporze jest tym, że nawet dzisiaj, wiedząc o "nieożywionym" charakterze składników naszego organizmu atomów i cząsteczek oraz ogólnie zgadzającymi się z mechanistycznym punktem widzenia, naukowcy nie mają doświadczalnego potwierdzenia możliwości Pochodzenie życia komórkowego z sytuacji nieożywionej. Nikt jeszcze nie był w stanie "uzupełnić" nawet najbardziej prymitywnej komórki z "nieorganicznego" obecnego poza żywymi organizmami, "częściami". Więc ostateczny punkt w tym epokalnym sporze jest nadal dostarczany.

Więc jak może pojawić się życie na ziemi? Dzielenie się pozycjami mechaników, łatwiej jest wyobrazić sobie, że pierwsze życie musiało powstać w pewnej bardzo prostej, prymitynie ułożonej formie. Ale pomimo prostoty struktury nadal powinno być życiem, to znaczy, co ma minimalny zestaw nieruchomości, które rozróżniają życie od życia.

Jakie są te krytyczne właściwości? Co właściwie rozróżnia życie od życia?

Do końca XIX wieku naukowcy byli przekonani, że wszystkie żywe istoty zostały zbudowane z komórek, a to jest najbardziej oczywiste wyróżnienie przed materią nieożywioną. Tak więc przemyślane przed odkryciem wirusów, które, choć mniej niż wszystkie znane komórki, mogą aktywnie zainfekować inne organizmy, pomnóż w nich i produkować potomstwo, co ma takie same (lub bardzo podobne) właściwości biologiczne. Pierwszy z wykrytych wirusów, wirusa mozaiki tytoniowej, jest opisany przez rosyjskiego naukowca Dmitry Ivanovsky (1864-1920) w 1892 roku. Od tego czasu stało się jasne, że bardziej prymitywne kreacje niż komórki mogą również twierdzić, że prawo do nazywania życiem.

Odkrycie wirusów, a następnie jeszcze bardziej prymitywne formy życia - Vioids, w wyniku czego sformułował minimalny zestaw właściwości, które są niezbędne i wystarczające, aby obiekt był w badaniu można nazwać żywcem. Po pierwsze, musi być w stanie odtworzyć w ten sposób. To jednak nie jest jedynym warunkami. Jeśli hipotetyczna pierwotna substancja życia (na przykład, prymitywna komórka lub cząsteczka) była w stanie po prostu wyprodukować dokładne kopie, w końcu będzie w stanie przetrwać w zmieniających się warunkach środowiskowych na młodej ziemi i tworzenia innych, bardziej złożonych formy (ewolucja) byłyby niemożliwe. W konsekwencji nasze domniemane prymitywne "limit oryginalności" można zdefiniować jako coś, najbardziej prosto, ale jednocześnie może zmienić i przekazywać swoje właściwości po potomków.

W ostatnich latach coraz więcej zwolenników znajduje tę teorię pojawienia się życia, stając się dominującym w rozwiązywaniu tego problemu. Jego istotą jest to, że założyciele życia nie byli białkami, ale cząsteczki RNA. Powstawanie składników połączeń monomerowych RNA - cykli węglowodanów węglowodanowych z zasad rybozów i heterocyklicznych - jak już pokazano, nie zapobiegało żadnym trudnościom podstawowym. Znacznie trudniej jest wyobrazić sobie proces tworzenia się bezpośrednio nukleozydu, a następnie połączenie drugiego w NC. Rzeczywiście, w warunkach procesu homofaminowego w medium gazowym lub ciekłym, ta synteza może być niezwykle trudna. Jednakże jest stosunkowo łatwo przeprowadzać w warunkach katalizy heterofazy na stałym podłożu. Wiele minerałów skorupy Ziemi działają jako ten ostatni: węglan wapnia, zapalenie kaolinis, montmorilonit, związki aluminiowe, zeolity. Jednocześnie przyczyniają się nie tylko do przyspieszenia syntezy, ale także prawidłowej orientacji składników reakcji. W takich podłożach przeprowadzono crosslink z pierwszym nukleozydem, a następnie tworzenie połączenia międzylu -ukleotydowego z udziałem kwasu fosforowego lub jego pochodnych. Na przykład, możliwe było przeprowadzenie syntezy oligisitydyny, tj. Krótką cząsteczkę RNA składającą się tylko z jednego typu nukleozydu, na podłożu Montmorilonitowy z 5 "-fosforimidazolidowanej cytidina. Podobnie uzyskano bardziej złożone oligonukleotydy, zawierające nukleozydów różnych typy. Ciekawe, że RNA łańcuch był stabilny stabilny długi czas. Jednocześnie długie oligonukleotydy, znajdują się na matrycy mineralnej, mogą wiązać się z tworzeniem wiązań wodorowych między zasadami uzupełniającymi. Pomiędzy tymi di- i tlinukleotydami, interneucleotyd można również utworzyć komunikaty. Więc synteza RNA spółki zależnej przeprowadzono na matrycy RNA, tj. Analogu transkrypcji. Podobna sekwencja operacji może również wystąpić w przypadku syntezy kierunkowej peptydów matrycy na RNA: indywidualna di- i trucleotydy wiązały się z cząsteczkami AK, na przykład, z powodu interakcji hydrofobowych lub wiązań wodorowych i przenoszono je do matrycy RNA. Z cząsteczką RNA di- i trine Cleotydis interakcjonuje wiązania wodorowe. W rezultacie, w pobliżu obwodu RNA budować nukleotydy przenoszące AK. Jeśli znajdowały się ściśle ze sobą, stało się możliwe tworzenie wiązań peptydowych między cząsteczkami AK z tworzeniem polipeptydu - małego "białka". W związku z tym reakcja transmisji została wdrożona i bez udziału enzymów białek. Szczególnie ważne jest podkreślenie, że wszystkie te procesy przeprowadzono wysoce specyficzne, ponieważ tworzenie wiązań wodorowych między różnymi cząsteczkami jest raczej selektywne: najbardziej stabilne interakcje, w których wdrażana jest największa liczba wiązań wodorowych. W warunkach równowagi procesów, taka selektywność doprowadziła do reprodukcji niektórych cząsteczek: każda matryca "wyprodukowana" produkty nieodłączne tylko do niego. Taka synteza może być utrzymywana w pierwotnych Kapackers. Doprowadziło to do akumulacji jasno określonego zestawu biomolektoreków w każdym z nich, jednak różnorodność samych kropel i warunków, w których istniały, dały wielkie możliwości wyboru najbardziej stabilnych kropelek, co było już protoko Deevolution. Self-reprodukowany podział spada wszystkie wzrosły o wielkości i stale stał się bardziej skomplikowany, obejmujący nowe i nowe substancje. Więc pierwsza komórka może się powstać.

Istnieje jednak niejednoznaczność, czy RNA była pierwszą cząsteczką tworzącą życie lub istniała więcej starożytnych poprzedników. Przez jakiś czas temu synteza substancji chimery, zwanej kwasem peptylującynowym (PNA), w którym szkielet łańcuchów utworzono przez cząsteczki aminokwasowe, n- (2-aminoetylo) glicynę, a podstawy heterocykliczne były dołączone do tego szkieletu . W ten sposób kabel sachraphosforan został zastąpiony polipeptydem. Obecnie niektórzy badacze uważają PNA jako kandydata do roli ewentualnego poprzednika RNA, chociaż rola prebiotyki PNK jest nadal ściśle udowodniona.

Wśród nowoczesnych koncepcji narodzin życia jeden z dominujących przepisów zajmuje teorię świata RNA. Spróbujmy dowiedzieć się, co to jest.

Odkrycia w biologii molekularnej ubiegłego wieku prowadziły ludzkość do zrozumienia życia życia na poziomie chemicznym. Okazało się, że podstawą istotnej aktywności każdego organizmu jest dwie grupy substancji-biopolimerów: białka i kwasy nukleinowe.

Białka, których długie, intensywnie walcowane łańcuchy składają się z dziesiątki i setek konsekwentnie związanych z aminokwasami, wykonują rolę instrumentów roboczych i uniwersalnego materiału budowlanego w komórce. Enzymy białka przyspieszają i kierują wszystkie reakcje chemiczne występujące w komórce, tworząc jego wygląd.

Ale białka są tymczasowymi narzędziami, potrzebą ciągłej zmieniają się przez życie ciała. Aby przechowywać te same informacje o białkach, a zatem struktura samego organizmu wykorzystuje kwasy nukleinowe - DNA (kwas deoksyrybonukleinowy) i RNA (kwas rybonukleinowy). Te długie cząsteczki, zbudowane z czterech rodzajów nukleotydów czają się od siebie, są bardzo podobne w strukturze, ale mają różne właściwości. Dwa obwody DNA skierowane w różnych kierunkach tworzą sztywną i stabilną podwójną spiralną w milionach par nukleotydów. RNA stanowi stosunkowo krótkie łańcuchy podlegające różnorodnym reakcjom chemicznym i plecionki same przez pętlę.

Struktura cząsteczki DNA. Obraz: Richard Wheeler / Wikimedia

Taka inna struktura wyjaśniona przez naukowców zasadniczo różne funkcje DNA i RNA. DNA okazało się niezawodne, długotrwałe przechowywanie informacji o białkach ciała, a RNA jest mobilnym, krótkotrwałym nośnikiem informacji. Jest zsyntetyzowany przez polimerazy białek na matrycy DNA i jest odpowiedzialny za deszyfrowanie informacji nagranych w DNA, a także do montażu białek na rysunku DNA.

Cała ta wiedza o wiedzy zgromadzona przez naukowców w połowie lat 60. ubiegłego wieku, stając się preferencem obecnej rewolucji biotechnologicznej. Ale jednocześnie umieścił naukowcy, którzy cierpią nad problemem narodzin życia, przed paradoksem.

Do istnienia pierwszego "żywy", to znaczy systemy biochemiczne zdolne do hodowli i samowystarczalnego, wystarczającego DNA, RNA i białka. Wraz z rolą RNA wszystko wydaje się być zrozumiałe - typowa cząsteczka na blistry, która nie może naprawdę wiedzieć, jak i nie rozwiązuje, ale konieczne jest przesyłanie informacji z DNA i mechanizmów pracy dla zespołu białkowego. Ale białka i DNA wyraźnie musieli zajmować centralne miejsce w obrazie świata prehistorycznego.

Informacje o strukturze katalizatorów białkowych, które mogą być w stanie utrzymywać, tylko rejestrowane w strukturze DNA. W tym samym czasie stabilny DNA, doskonale utrzymywanie informacji, nie jest w stanie niezależne przemiany chemiczne, z wyjątkiem, z wyjątkiem powolnego rozpadu. Co wcześniej pojawiło się w Evolution - umiejętne, krótkotrwałe białka lub niezawodne, ale bezradne DNA? Jedna rzecz nie może pojawić się bez drugiego, a losowa jednorazowa jądra złożonego systemu samokasprodukcyjnego RNA DNA wydawała się niesamowita.

Tutaj poglądy naukowców i odwołani do RNA. RNA nie jest stabilny i strasznie przechowuje informacje, ale nadal go trzyma. A jeśli przyjęmy, że obwód RNA tkany w pętlach Wenecki może działać jak białka enzymów, katalizowanie, czyli przyspieszające, biochemiczne reakcje? Pozwól im radzić sobie z tym zadaniem, setki razy gorsze niż białka, ale hipotetycznie takie katalizatory RNA mogły istnieć i pomnożyć na powierzchni starożytnej ziemi przed pojawieniem się białek i DNA. I ich niestabilność chemiczna byłaby nawet plus, prowadząc do szalonego tempa ewolucji prymitywnej fauny RNA.

Struktura cząsteczki prekursora RNA Matrixa. Obraz: Vossman / Wikimedia

Zdradzana hipoteza okazała się prorocką, pierwszą rybę znaleziono na początku lat 80. - biokatalizatorów opartych na RNA. Nieco później naukowcy otrzymali aptamery - cząsteczki RNA zdolne do selektywnego wiązania pewnych substancji. Okazało się, że RNA może wykonywać pracę zarówno przez biokatalizę, jak i rozpoznawanie molekularne. Tak, okazuje się gorszy niż białka, ale wciąż się okazuje.

Od tego czasu naukowcy nie pozostawiają trwałej próby uzyskania rybosim w laboratorium zdolne do stabilnego kopiowania (replikacji) cząsteczek RNA dowolnej struktury. Pojawiając się na świcie ewolucji, podobnie jak Ribosim stanie się prawdziwym "rdzeniem" hipotetycznego świata RNA, a jego pokwitowanie byłoby wymierne potwierdzeniem niedostatecznej hipotezy spekulacyjnej.

Przez lata badań uzyskano ligazy rybozy, zdolne do szycia molekuł RNA między sobą, a nawet rybozyzmy polimerazy, które kopią małe, jednorodne fragmenty RNA w ich kompozycji nukleotydowej. Ale na wszystkich złożonych, zdolnych do biokatalizy i molekularnej rozpoznawania sekwencji, uparcie dolców, odmawiając pracy.

A ostatnio w autorytatywnym magazynie PNAS. Artykuł został opublikowany w wyniku uzyskania pierwszego rybosymu, konfidentnie kopiując matrycę RNA dowolnej kompozycji nukleotydowej. Podczas eksperymentów naukowcy zastąpili ewolucję: przez sztuczny wybór w probówce, udało im się stworzyć rady rady rady z niedostępną dokładnością.

Każda z 24 rund mutacji wyboru rozpoczęła się od kopiowania już istniejącego enzymu w procesie biochemicznym, zwanym Riboptz. Reakcja ta jest analogiem znanej reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), która pozwala w ciągu kilku godzin do syntetyzacji milionów kopii pożądanego fragmentu DNA. Aby system pojawić się dla sztucznego wyboru reakcję modyfikowano w kierunku zmniejszenia dokładności kopiowania. Częstotliwość błędów osiągnęła 10% pod względem oddzielnego nukleotydu. Dzięki tej zaplanowanej losowej mutagenezie naukowcy udało się uzyskać 10 14 (100 bilionów!) Różnych opcji oryginalnej Ribrosima. Po zakończeniu reakcji, mutant żeboza była wybredna przez naukowców: W następnej rundzie mutacja przeszła tylko najszybszą i dokładną rybę, zdolną do najlepszego kopiowania matrycy.

Po ukończeniu tej żmudnej pracy naukowcy otrzymali Ribosim, zwany 24-3 polimerazę. Po raz pierwszy naukowcy uderzają rybosima, zdolny do replikowania małych łańcuchów RNA o każdej sekwencji. Dzięki temu kilka aptamerów udało się replikować. Następnie niestrudzona polimeraza skopiowała katalitycznie aktywna rybosim-ligaza. Ale to osiągnięcie było faktem, że przy pomocy 24-3 polimeraz udało się replikować jeden z RNA transportowego. Te duże, zdecydowanie plecione na figurze jak arkusz koniczyny cząsteczki RNA przenoszą łącza aminokwasowe do miejsca montażu łańcuchów białkowych i są istotnym składnikiem aparatu syntezy białek.

Szybkość działania uzyskanego rybosyma była niezwykle mała, a wydajność jest niezrównana z naturalnymi białkami polimerazy, ale główną rzeczą jest to, że została przyjęta i działa. Teraz, aby udowodnić możliwość istnienia starożytnego świata RNA, naukowcy pozostali ostatnim krokiem - stworzenie Ribosima, zdolnego do stale replikowania siebie. Po zrobieniu go, ludzkość otrzyma kolonię samobieżnych cząsteczek RNA w probówce - potencjalny analog pierwszej formy życia na naszej planecie.

Przez kilka miesięcy pracy naukowcy zbliżają się do stworzenia sztucznego prototypu życia prymitywnego. Co może się zdarzyć z wyboru naturalnego dla setek milionów lat? Nigdy nie byliśmy tak blisko odpowiedzi na to pytanie.