Исследователи впервые продемонстрировали, что набор простых исходных материалов, которые, вероятно, присутствовали на ранней Земле, может произвести все четыре химических строительных блока РНК, - пишет sciencemag.org.
В молекулярном процессе, породившем жизнь на Земле, РНК, по-видимому, играло главную роль. Но происхождение молекулы, которая может хранить генетическую информацию подобно ДНК и ускорять химические реакции подобно белкам, оставалось загадкой.
Компоненты РНК - цитозин, урацил, аденин и гуанин - ранее были воссозданы в лаборатории из других исходных материалов. В 2009 году химики во главе с Джоном Сазерлендом из Кембриджского университета (Великобритания) разработали набор из пяти соединений, вероятно, присутствующих на ранней Земле, которые могли привести к образованию цитозина и урацила, называемых пиримидинами. Затем, 2 года назад, исследователи во главе с Томасом Кареллом - химиком из Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене (Германия) сообщили, нашли легкий способ формирования аденина и гуанина – оснований, известных как пурины. Но описанные химические реакции были разными. Никто не знал, как могли бы возникнуть условия для создания обоих наборов строительных блоков в одном и том же месте одновременно.
Теперь Карелл заявил, что у него может быть ответ. Во вторник на семинаре Origins of Life он сообщил, что они вместе с коллегами придумали простой набор реакций, которые могли бы привести к появлению всех четырех компонентов РНК.
Карелл взял шесть молекулярных строительных блоков: кислород, азот, метан, аммиак, воду и цианистый водород - все они существовали на ранней Земле.
Чтобы сделать пиримидины, Карелл начал с соединений, называемых цианоацетиленом и гидроксиламином, которые реагируют с образованием соединений, называемых амино-изоксазолами. Они, в свою очередь, реагируют с другой простой молекулой, мочевиной, образуя соединения, которые затем реагируют с моносахаридом рибозой, чтобы создать последний набор промежуточных соединений.
Наконец, при участии серосодержащих соединений, называемых тиолами, и незначительного количества железа или солей никеля, эти промежуточные соединения превращаются в пиримидины цитозин и урацил. В качестве приятного дополнения эта последняя реакция срабатывает, когда металлы в солях содержат дополнительные положительные заряды – а именно это происходит на последней стадии аналогичного молекулярного каскада, который продуцирует пурины аденин и гуанин. Таким образом, все четыре компонента РНК образуются в результате общих реакций. Кареллу впервые удалось предложить правдоподобное объяснение того, как все структурные блоки РНК могли возникнуть одновременно в одном месте.
«Это выглядит очень хорошо, - говорит Стивен Беннер, химик из Фонда прикладной молекулярной эволюции в Алахуа (штат Флорида). По его словам, этот процесс обеспечивает простой способ производства всех четырех компонентах в условиях, которые могли сложиться на ранней Земле.
Этот процесс не раскрывает все тайны РНК. Например, необходим еще
один химический шаг, который должен «активировать» каждый из
четырех строительных блоков РНК, чтобы связать их в длинные
цепочки, образующие генетический материал и выполняющие
химические реакции. Но раскрытие процесса создания РНК в
условиях, подобных тем, что присутствуют на ранней Земле, теперь
находится в пределах досягаемости для ученых.
[Фото: sciencemag.org]
