|
Вопрос о происхождении жизни на Земле
|
|
13 марта 2012 года, 17:15 | Текст: Кирилл Стасевич
|
|
|
|
Учёные проанализировали эволюцию рибосомных белков и рибосомной РНК и пришли к выводу, что белки и РНК делали рибосому вместе и одновременно, причём те её части, которые отвечают собственно за синтез белка, были сделаны позже остальных.
|
|
|
|
Вопрос о происхождении жизни на Земле неизбежно сводится к проблеме копирования наследственной информации. Всякий живой организм обладает собственным портретом, закодированным в ДНК, и эту информацию он передаёт своим потомкам. Поэтому спор о происхождении молекулярных «копировальных машин» так занимает биологов: очевидно, что эволюция жизни должна была начаться именно с них. И именно поэтому белкам отказывают в звании первых молекул жизни. Белки представляют собой строго определённую последовательность аминокислот, и информация об этой последовательности должна была где-то храниться. Из двух видов нуклеиновых кислот, которыми располагают живые организмы, исследователи отдали право первородства РНК. В отличие от ДНК, рибонуклеиновая кислота может не только хранить информацию, но и осуществлять ферментативные реакции и самокопирование. Так сформировалась гипотеза о «мире РНК», согласно которой жизнь началась с РНК, а белки и ДНК присоединились позднее, воспользовавшись умениями РНК.
|
|
|
Однако гипотеза эта небесспорна. Один из самых сильных аргументов против неё выдвинули исследователи из Университета Иллинойса (США), опубликовавшие статью на сайте PLoS ONE. Суть их возражений состоит в следующем. Как известно, синтез белка у всех живых организмов осуществляется рибосомами — огромными комплексами из РНК и белков, которые переводят генетический код матричной РНК в аминокислотную последовательность. Рибосома состоит из нескольких молекул РНК, с которыми связано до 80 белковых молекул. Очевидно, что такая сложная конструкция могла появиться только в результате долгой эволюции. Кроме того, рибосомную РНК невозможно заставить выполнить биосинтез собственными силами, без помощи белков, — а ведь именно так якобы обстояли дела в «мире РНК».
|
|
|
|
Защитники РНК-гипотезы обычно отвечают на это, что рибосома собиралась постепенно. И действительно, едва ли не самый важный участок рибосомы — пептидилтрансферазный центр, где происходит сшивка аминокислот в полипептидную цепь, — древнее всех остальных частей комплекса. И вот исследователи из Университета Иллинойса решили проследить историю белков, входящих в этот древний синтетический участок. Учёные использовали молекулярно-эволюционные данные по рибосомным белкам и РНК, совмещая их с термодинамическим анализом структуры РНК. В итоге выяснилось, что оба эволюционных древа, белковое и рибонуклеиновое, на удивление совпадают друг с другом, и белки не уступают в древности РНК. Более того, важнейший пептидилтрансферазный центр, без которого, как полагают, и жизнь не возникла бы, оказался моложе некоторых других участков рибосомы. То есть сначала были сформированы какие-то другие фрагменты архитектуры комплекса, которые, объединившись, образовали центр синтеза белка.
|
|
|
|
Это говорит о том, что, во-первых, к тому моменту, когда РНК понадобились белки, они уже существовали, и, во-вторых, что предок рибосомной РНК на заре жизни выполнял какие-то другие функции — и лишь потом начал заниматься белковым синтезом. По словам руководителя исследований профессора Густаво Каэтано-Анольеса, если рибосомные белки и РНК — и взаимосвязи между ними — формировались постепенно, шаг за шагом и в тесной связи друг с другом, то рибосому никак нельзя счесть продуктом «мира РНК». То есть жизнь сразу возникла на основе рибонуклеиновых комплексов. А это значит, что белки появились меньшей мере не позже нуклеиновых кислот.
|
|
|
|
Однако в этом случае остаётся вопрос: как белковые молекулы воспроизводили собственные уникальные последовательности аминокислот, как они обходились без рибосом? Вопрос этот, как признают сами авторы исследования, остаётся открытым, но вполне может быть и так, что рибосомы — вовсе не единственные белоксинтезирующие машины и что на заре жизни эту работу могли выполнять другие молекулярные агрегаты. Даже нынешние рибосомы в определённых условиях способны не слишком точно подбирать аминокислоты для синтеза белка, и, возможно, когда-то РНК понадобилась для того, чтобы повысить точность древних белоксинтезирующих машин.
|
|
|
|
http://science.compulenta.ru/666328/
|
