Получены самовоспроизводящиеся молекулы РНК

Согласно гипотезе РНК-мира, на начальном этапе развития жизни на Земле молекулы РНК выполняли функции как хранения генетической информации, так и катализа химических реакций. Теоретическую возможность существования подобной самовоспроизводящейся РНК-системы исследователи доказали в 80-х годах прошлого века, открыв рибозимы (молекулы РНК, обладающие каталитическими свойствами).

Синтезировать такую систему на практике, однако, удалось только сейчас. В журнале Science готовится к публикации отчет об исследовании, проведенном Трэйси Линкольн (Tracey Lincoln) совместно с профессором Джеральдом Джойсом (Gerald Joyce) из Исследовательского института Скриппса (США); как сообщается, ученые смогли получить самовоспроизводящийся рибозим, процесс репликации которого продолжается фактически бесконечно. Эксперимент начался с того, что г-жа Линкольн синтезировала в лаборатории множество различных вариантов рибозимов. Затем все они были помещены в пробирку, и в процессе естественной эволюции выявилась молекула-победитель, которая успешней других катализировала сборку подобных себе молекул. Система воспроизводства включает в себя, таким образом, два энзима, каждый из которых состоит из двух элементов и служит катализатором сборки своего «напарника». Процесс, названный учеными «перекрестной репликацией», может продолжаться бесконечно (при условии постоянного поступления новых элементов для строительства): первый рибозим будет обеспечивать постройку второго, и наоборот.

Решив не останавливаться на достигнутом, исследователи получили еще несколько различных пар энзимов с примерно равными способностями к самовоспроизводству. После этого двенадцать таких пар (и соответствующих им элементов) прошли процедуру естественного отбора; оказалось, что иногда рибозимы «ошибаются» и при сборке используют элементы, принадлежащие конкурентам. Получавшиеся в результате «мутировавшие» молекулы не теряли своих способностей, а число наиболее приспособленных к воспроизводству энзимов со временем начало расти, подтверждая тем самым выводы эволюционной теории Дарвина. «Именно это я считаю важнейшим результатом исследования», — отмечает Джеральд Джойс.

Элементы, из которых составлялись рибозимы в экспериментах Джойса и Линкольн, были довольно сложны и содержали значительное число нуклеотидов; в реальных условиях доисторической Земли такие комплексные «строительные блоки» существовать не могли. «Конечно, нельзя сказать, что мы реконструировали процесс зарождения жизни, — охотно соглашается Трэйси Линкольн. — Но нам удалось синтезировать некоторые характерные для живых систем черты».

Дмитрий Сафин