27.11.09 15:53
http://www.kpe.ru/sobytiya-i-mneniya/oc … enij-jizni


      Тайна происхождения жизни прояснилась при помощи горячей воды

      Итальянские биологи реконструировали процесс возникновения молекул РНК в воде, воспроизведя условия, существовавшие во время зарождения жизни на Земле. Это важный шаг на пути к пониманию того, откуда взялись живые существа.

      РНК – рибонуклеиновая кислота – это длинная молекула, способная хранить наследственную информацию и вдобавок обладающая химической активностью. Именно благодаря РНК в организме происходит как перенос информации от ДНК к синтезирующим белок рибосомам, так и сам синтез белка.

      Согласно одной из гипотез, в пользу которой свидетельствует целый ряд различных данных, первые живые клетки (или, правильнее сказать, протоклетки) использовали РНК и в качестве основного носителя информации.

      Без РНК жизнь в её земном виде не просто невозможна – РНК стоит у истоков жизни. И вопрос о том, как именно появились эти молекулы из более простых веществ, является одним из важнейших вопросов биохимии. Ответив на него, можно понять, откуда на Земле возникла жизнь.


Из бульона

      Теория эволюции, созданная в XIX веке, объясняла возникновение новых видов живых существ давлением естественного отбора и случайными изменениями наследственности. Позже биологи доказали, что наследственные признаки закодированы в генах. Но чем являются гены и откуда взялась самая первая бактериальная клетка, долго оставалось загадкой.

      В середине XX века учёным удалось показать, что гены – это участки молекулы ДНК или РНК (они отличаются химическим составом и структурой; у РНК одна спиральная нить вместо двух). А вещества вроде воды, аммиака, углекислого газа и метана могут при пропускании через них электрических разрядов превращаться в аминокислоты и другие сложные соединения. Учитывая достижения термодинамики, где были открыты самоупорядочивающиеся структуры, можно было надеяться, что тайна происхождения жизни будет вот-вот разгадана.

      Однако окончательного решения этой загадки нет до сих пор, хотя, конечно, нельзя говорить и о попадании науки в тупик. С тех пор были открыты и изучены вирусы, биологи выяснили, как именно клетка манипулирует ДНК, генная инженерия из дорогостоящей лабораторной игрушки стала промышленной технологией, медики и физиологи стали работать с животными, геном которых переделан под нужды конкретных экспериментов, а в 2009 году появились и сообщения о синтезе основных блоков молекулы РНК из сравнительно простых веществ.


РНК – два шага 2009 года

      Итальянские молекулярные биологи из римского университета Ла Сапиенца в журнале The Journal of Biological Chemistry опубликовали статью, в которой описан синтез РНК из двух веществ: циклического гуанозинмонофосфата и циклического аденозинмонофосфата. Эти два соединения с довольно громоздкими названиями были растворены в воде, и реакция синтеза РНК проистекала при температурах от 40 до 90 градусов Цельсия.

      Такие условия совпадают с теми, что царили на Земле свыше 3 млрд. лет назад. В это время наша планета лишь отдаленно напоминала то, что мы видим сейчас: ни о каком кислороде в атмосфере речи не шло, температура была намного выше (Земля ещё не успела остыть после формирования), а вулканическая активность многократно превосходила современную.

      И то, что учёным удалось в схожих условиях осуществить синтез, пусть короткой (120 нуклеотидов), но РНК – это весьма значительный шаг. Как могли получаться сами нуклеотиды естественным путем? На этот вопрос ответ был дан раньше, и теперь можно сказать, что вопрос о возможности появления РНК в природе в общих чертах решен.


Парадокс

      В дискуссиях о происхождении жизни часто упоминается такой аргумент: даже самая примитивная клетка бактерии – настолько сложная, что случайно сложиться в нее молекулы воды, аммиака, метана и даже отдельных нуклеотидов и аминокислот не могут: это столь же невероятно, как и то, что пронесшийся по городской свалке ураган соберет из ржавых консервных банок и прочего мусора космический корабль или хотя бы новенький автомобиль.

      Однако этот аргумент справедлив лишь в случае, если предполагать, что клетка действительно появилась внезапно. Итальянские учёные показали один из тех процессов, который позволяет сделать один шаг по длинной дороге от неорганических веществ к живой клетке. В природе, судя по всему, обстояло именно так.

      Вначале синтезировались (и ряд работ показал возможность такого синтеза) более сложные вещества, часть которых ещё и обладала собственной химической активностью. Потом могли возникнуть микроскопические пузырьки, окруженные мембраной из липидов, жироподобных веществ (поведение тонких пленок на поверхности жидкости активно изучают биофизики, и в формировании таких пузырьков тоже нет ничего невозможного). Далее могли синтезироваться «строительные блоки» РНК, а аминокислоты – начать собираться в пептиды, короткие цепочки белка. РНК + белок – это уже вирус или рибосома, синтезирующее белок на матрице РНК образование.

      Каждый маленький шаг мог требовать миллионов или даже десятка миллионов лет, но в геологическом масштабе времени – это немного. Если вспомнить, что на переход от бактерий к первым многоклеточным животным потребовалось 2 млрд. лет, то десятки миллионов лет на подбор оптимальной биохимической реакции покажутся совсем небольшим сроком.

Алексей Тимошенко, "Газета"

Исправлено КОБа (04.12.09 02:51)