Ученые впервые обнаружили убедительные доказательства того, что РНК и ДНК могли возникнуть из одного и того же набора молекул-предшественников еще до того, как на Земле около четырех миллиардов лет назад возникла жизнь.
Открытие предполагает, что первые живые существа на Земле могли использовать как РНК, так и ДНК, как это делают все формы жизни на основе клеток. В противоположность этому, преобладающая научная точка зрения - гипотеза «мира РНК» заключается в том, что ранние формы жизни были основаны исключительно на РНК и только позже эволюционировали для создания и использования ДНК.
Исследователи считают, что эти новые результаты показывают, что химикам, возможно, неразумно так упорно руководствоваться гипотезой о мире РНК при исследовании происхождения жизни на Земле.
РНК (рибонуклеиновая кислота) и ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) химически очень похожи, но химики никогда не могли показать, как одно могло быть преобразовано в другое на ранней Земле, кроме как с помощью ферментов, произведенных ранними организмами.
Отчасти из-за этого отсутствия продемонстрированного преджизневого или «предбиотического» химического пути, связывающего РНК с ДНК. Исследователи в этой области склонны думать, что более простая, более универсальная РНК была основой для первых форм жизни или, по крайней мере, для ранней стадии жизни до появления ДНК. РНК способна хранить генетическую информацию так же, как ДНК, способна катализировать биохимические реакции, как белковые ферменты, и в противном случае, вероятно, могла бы выполнять основные биологические задачи, которые были бы необходимы в первых формах жизни.
Хотя исследователи происхождения жизни в последние десятилетия в основном пришли к принятию гипотезы о мире РНК, многие ученые накопили доказательства того, что РНК и ДНК могли возникнуть более или менее одновременно в первых формах жизни.
В новом исследовании ученые объединили идеи этого исследования с недавними результатами Сазерленда и его лаборатории по соединению под названием тиуридин. Последний, вероятно, присутствовал на Земле до возникновения жизни и мог быть химическим предшественником нуклеозидных строительных блоков ранних РНК.
Группа показала, что за несколько этапов химической реакции, которые вполне могли произойти в допиотическом мире, они могли преобразовать этот предшественник строительного блока РНК в строительный блок ДНК-дезоксиаденозин, который образует букву «А» в современном четырехбуквенном ДНК-коде.
Альтернативно они смогли преобразовать тиуридин в дезоксирибозу, которая очень близко связана с дезоксиаденозином и может также быть прекурсором предыдущих строительных блоков ДНК.
Открытие должно облегчить ученым принятие возможности того, что ДНК и РНК возникли вместе и были включены в первые формы жизни. Некоторые исследователи, включая Сазерленда, предположили, что РНК и ДНК, возможно, даже были смешаны вместе, чтобы сделать первые гены. В настоящее время известно, что ни один такой организм не возникает естественным образом, но в недавней статье Питера Шульца описана инженерная бактерия, которая может выжить с генами, сделанными из смеси РНК/ДНК.
Ученые подозревают, что, как бы ни возникла жизнь, РНК и ДНК с их соответствующими достоинствами и недостатками быстро рассортировались бы в довольно строгое разделение труда, наблюдаемое сегодня во всех клетках: ДНК для стабильного долгосрочного хранения генетической информации и РНК для ее собственного специального набора задач, включая краткосрочное хранение и транспортировку генетической информации и создание белков.
