Клетки используют генетическую информацию, содержащуюся в ДНК, для генерации белков, которые осуществляют многие процессы жизни. РНК — это промежуточная молекула; она транскрибируется из ДНК, затем редактируется, прежде чем переводиться в белки. Ученые долго пытались понять, как все эти молекулы сочетаются друг с другом, когда жизнь впервые зарадилась. Одна из преобладающих теорий заключается в том, что жизнь могла начаться около 4 миллиардов лет назад не с ДНК, а с молекулами РНК. Новое исследование добавило уверенности этой идее.
Ученые разработали молекулу РНК, которая способна реплицироваться, и, как и то, что происходит в эволюции, она может меняться и усложняться. РНК кодирует фермент, называемый репликазой, который может создавать копии молекулы. Репликация РНК была проблемой для развития. Это может быть первым конкретным доказательством того, что жизнь может возникнуть из простого набора молекул. В этом исследовании самореплицирующаяся молекула РНК диверсифицировалась на пять отдельных линий. Работа была опубликована в Nature Communications.
«Мы обнаружили, что один вид РНК превратился в сложную систему репликации: сеть репликаторов, включающую пять типов РНК с разнообразными взаимодействиями, что подтверждает правдоподобность давно предполагаемого сценария эволюционного перехода», — сказал первый автор исследования и доцент проекта Ре Мидзуучи из Токийского университета.
В эволюционной биологии существует концепция, называемая «принципом конкурентного исключения», которая предполагает, что если более одного вида конкурируют за один и тот же ресурс, они не могут сосуществовать. Таким образом, молекулы также должны использовать различные ресурсы для поддержания диверсификации, объяснил Мидзуучи. «Это просто молекулы, поэтому мы задавались вопросом, возможно ли, чтобы неживые химические виды спонтанно развивали такие инновации».
Сначала исследователи сомневались, «что такие разнообразные РНК могут развиваться и сосуществовать», — сказал Мидзуучи. Это исследование показало обратное и может помочь нам ответить на вопрос о том, как жизнь впервые появилась на нашей планете. Эта работа — только начало, добавил Мидзуучи. Система, разработанная в этом исследовании, позволит ученым исследовать эволюционные процессы на новом уровне разрешения.
