Молекула РНК с названием Quite Tiny 45, или QT45, продемонстрировала способность к самовоспроизведению, став важным подтверждением гипотезы мира РНК. Согласно этой гипотезе, молекулы РНК сыграли ключевую роль в запуске эволюции и возникновении жизни на Земле. Ученые давно пытаются разгадать, как из простых химических соединений возникли сложные формы жизни. Одним из главных препятствий для гипотезы мира РНК было предположение, что молекулы РНК, способные к самокопированию, слишком сложны и велики для спонтанного возникновения.
QT45, описанная исследователями из Лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям в Великобритании, является полимеразным рибозимом. Это РНК, способная действовать как фермент, ускоряя химические реакции и синтезируя молекулы на основе генетических шаблонов. Ученые показали, что QT45 может копировать свою комплементарную цепь и использовать её для создания собственной копии в отдельной реакции. Хотя это не полноценное самовоспроизведение, это демонстрирует два ключевых этапа процесса, выполняемых по отдельности.
Особенно важно, что QT45 является маленькой и простой молекулой, которая могла существовать до зарождения жизни. Способность генетического материала к самокопированию является необходимым условием для начала жизни. Биохимик Эдоардо Джанни из Лаборатории молекулярной биологии MRC отмечает, что данное исследование дает представление о ранних этапах жизни и углубляет понимание фундаментальных молекул, лежащих в основе всех живых систем.
Сегодня РНК передает функцию саморепликации белкам. Ранее ученые уже демонстрировали, что группы молекул РНК могут копировать себя, но эти молекулы, выращенные в лаборатории, были слишком сложными для возникновения в первобытном бульоне.
Для получения более простой и маленькой QT45 исследователи создали экстремально холодные лужицы с триллионом случайных и коротких последовательностей РНК. Они проверяли, сможет ли какая-либо из этих комбинаций копировать и синтезировать строительные блоки РНК.
После нескольких раундов тестирования и доработок появилась QT45. Дальнейшие анализы показали, что в оптимальных условиях молекула способна синтезировать себя (в течение 72 дней) и другие шаблоны РНК возрастающей сложности. По словам Джанни, открытие небольшой РНК делает идею спонтанного возникновения самовоспроизводящейся РНК более вероятной. QT45 сумела скопировать себя целиком с шаблоном, в отличие от предыдущих исследований, где копировались только небольшие части.
Хотя полная саморепликация пока не достигнута, QT45 доказала, что способна выполнить два самых сложных этапа. Для завершения полного цикла, аналогичного природному, исследователям все еще требуются лабораторные уловки. Ученые планируют увеличить скорость и выход процесса копирования QT45, поскольку в настоящее время он требует много времени для создания небольшого количества материала.
Эти открытия приближают нас к пониманию того, как жизнь могла возникнуть и как могла реализоваться гипотеза мира РНК. Они также важны для поиска жизни в космосе. Понимание того, что заставило простые химикаты превратиться в жизнь на Земле, поможет распознавать подобные процессы на далеких лунах и планетах. Джанни отмечает, что открытие имеет значение не только для науки, но и для оценки вероятности спонтанного возникновения жизни на других планетах.
