Новое исследование ставит под сомнение предположение о мире РНК и «предпочтении» левосторонних аминокислот
Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, углубляет тайну происхождения жизни и её «предпочтения» молекул с определённой ориентацией. Результаты показывают, что РНК, ключевая молекула, которая, как считалось, потенциально содержала «инструкции» для жизни до появления ДНК, может способствовать созданию «строительных блоков» белков как в левой, так и в правой ориентации.
Белки, базовые молекулы жизни, состоят из 20 различных аминокислотных строительных блоков, которые могут быть построены двумя способами, создавая зеркальные версии. Жизнь «использует» левостороннюю разновидность этих аминокислот, — характеристика, называемая гомохиральностью. Однако причина, по которой жизнь «выбрала» левостороннюю разновидность, остаётся загадкой для учёных.
Гипотеза «мира РНК» предполагает, что РНК могла предшествовать ДНК, храня генетическую информацию и строя белки. Если это предположение верно, то, возможно, что-то в РНК заставило её отдавать предпочтение построению левосторонних белков по сравнению с правосторонними. Однако новое исследование не подтвердило эту идею.
Исследователи из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе (UCLA) и Центра космических полетов имени Годдарда NASA протестировали молекулы РНК, называемые рибозимами (сокращение от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим»), которые действуют как ферменты для создания белков. «Эксперимент продемонстрировал, что рибозимы могут отдавать предпочтение как левым, так и правым аминокислотам, что указывает на то, что миры РНК в целом не обязательно будут иметь сильную предвзятость в отношении формы аминокислот, которую мы наблюдаем в биологии сейчас», — сказала Ирен Чен, автор статьи и исследователь из инженерной школы Самуэли UCLA.
В ходе эксперимента исследователи смоделировали условия ранней Земли в мире РНК, инкубировав раствор, содержащий рибозимы и предшественники аминокислот. Они протестировали 15 различных комбинаций рибозимов и обнаружили, что рибозимы могут «отдавать предпочтение» как левосторонним, так и правосторонним аминокислотам. Это говорит о том, что изначально РНК не имела предрасположенности к химическому предпочтению одной формы аминокислот.
«Полученные результаты свидетельствуют о том, что окончательная гомохиральность жизни могла быть не результатом химического детерминизма, а могла возникнуть под более поздним эволюционным давлением», — сказал соавтор Альберто Васкес-Салазар, научный сотрудник Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе.
Понимание химических свойств жизни помогает учёным знать, на что обращать внимание при поиске жизни по всей Солнечной системе. Соавтор Джейсон Дворкин, старший научный сотрудник по астробиологии в Центре космических полетов имени Годдарда NASA, является научным сотрудником миссии NASA OSIRIS-REx, в ходе которой были извлечены образцы с астероида Бенну и доставлены на Землю для дальнейшего изучения. «Мы анализируем образцы OSIRIS-REx на хиральность отдельных аминокислот, и в будущем образцы с Марса также будут тестироваться в лабораториях на предмет наличия жизни, включая рибозимы и белки», — сказал Дворкин.