Ученые из Университетского колледжа Лондона совершили прорыв в загадке происхождения жизни, которая оставалась нерешенной на протяжении пяти десятилетий. Как сообщается в новой статье в журнале Nature, исследователям впервые удалось разработать теоретическую модель условий ранней Земли, при которых РНК и аминокислоты могли соединиться, положив начало жизни.
Исследование демонстрирует, что около четырех миллиардов лет назад жизнь могла спонтанно возникнуть при определенных условиях, где РНК, являющаяся родственной ДНК молекулой, выступала в роли чертежа, а аминокислоты — в качестве строительных материалов. Поиски понимания того, как эти два элемента изначально объединились, велись учеными с начала 1970-х годов.
Старший автор работы, профессор Мэтью Поунер, пояснил, что жизнь основана на способности синтезировать белки, которые являются ключевыми функциональными молекулами. Понимание истоков синтеза белка фундаментально для понимания того, откуда произошла жизнь. Новое исследование представляет собой большой шаг к этой цели, показывая, как РНК могла впервые начать контролировать процесс синтеза белка.
Команде удалось достичь первой части этого сложного процесса, используя очень простую химию в воде с нейтральным уровнем pH для соединения аминокислот с РНК. Эта химическая реакция является самопроизвольной, избирательной и могла произойти на ранней Земле. Ранее ученые безуспешно пытались использовать высокореактивные молекулы для связи РНК и аминокислот, но они оказывались нестабильными и разрушались в воде.
Вместо этого авторы нового исследования переосмыслили проблему соединения и успешно применили высокоэнергетическое химическое соединение под названием тиоэфир, а именно серосодержащее соединение пантетеин. Эта работа объединяет две ведущие теории происхождения жизни: «мир РНК», где самовоспроизводящаяся РНК считается основополагающей, и «мир тиоэфиров», где тиоэфиры рассматриваются как источник энергии для древнейших форм жизни.
Новаторство команды заключается в демонстрации того, что РНК способна избирательно связываться с определенными аминокислотами, формируя основу генетического кода. Ведущий автор работы, доктор Джйоти Сингх, отметил, что это открытие потенциально может связать воедино метаболизм, генетический код и строительство белка. Ученые полагают, что для таких реакций наиболее подходящими местами на ранней Земле могли быть небольшие водоемы или озера, так как химические вещества в океане были бы слишком разбавлены.
Хотя до полного понимания происхождения жизни еще предстоит решить множество проблем, это приближает науку на один шаг к этой фундаментальной цели.