Учёные сделали важный шаг в разгадке одной из самых фундаментальных тайн Вселенной — происхождения жизни. Теория мира РНК утверждает, что жизнь зародилась благодаря появлению молекул, способных к самовоспроизводству. Недавние исследования доказали, что биологические структуры могут самоорганизовываться при определённых условиях.
Раньше считалось, что самореплицирующиеся системы должны быть очень сложными. Однако такие структуры трудно воспроизвести. Группа учёных под руководством Филиппа Холлигера из Лаборатории молекулярной биологии MRC в Кембридже решила изменить подход и искать простые формы. Исследователи создали триллион случайных последовательностей нуклеотидов разной длины (20, 30 и 40) и выбрали три наиболее перспективные, которые могли самособираться. Эти молекулы подверглись искусственной эволюции, в результате чего была получена последовательность QT45 всего из 45 нуклеотидов.
Эксперименты показали, что в щелочной среде при чуть повышенной температуре молекула QT45 использует другие нити РНК как шаблоны для сборки. Она может соединять короткие цепочки из 2-3 нуклеотидов, образуя комплементарную последовательность. Процесс происходит медленно, но QT45 способна создавать свою копию и реплицироваться самостоятельно. Холлигер подчеркнул, что это первая РНК-последовательность, которая может выполнять такие реакции, критически важные для саморепликации.
Пока учёным не удалось запустить обе реакции одновременно, но они планируют продолжать эволюцию молекулы и изучать, как циклы замораживания и оттаивания влияют на её функциональность. Эксперты полагают, что когда система полностью научится самокопироваться, она станет самооптимизирующейся: ошибки в копировании будут приводить к появлению множества вариантов, из которых выживут наиболее эффективные. Коллеги из других научных институтов уже назвали эти результаты значимым шагом в исследовании происхождения жизни.
Поиск эффективной последовательности среди огромного количества возможных комбинаций был крайне сложным. На ранней Земле подобные процессы могли происходить в условиях, аналогичных современной Исландии, где есть ледники, гидротермальная активность, циклы заморозки, изменения кислотности и изоляция компонентов в небольших водоёмах или пузырьках из жирных кислот. Эти условия могли способствовать зарождению жизни.