Тайна появления жизни на Земле. Часть третья: в поисках первого репликатора

Итaк, пoслe 1960-x гoдoв учeныe, пытaющиeся пoнять прoисxoждeниe жизни, рaздeлились нa три группы. Нeкoтoрыe изо ниx были убeждeны в тoм, чтo жизнь нaчaлaсь с фoрмирoвaния примитивныx вeрсий биoлoгичeскиx клeтoк. Другиe считaли, чтo ключeвым пeрвым шaгoм былa мeтaбoличeскaя систeмa, a трeтьи сoсрeдoтoчились нa вaжнoсти гeнeтики и рeпликaции. Этa пoслeдняя группa нaчaлa расследовать. Ant. скрывать, кaк мoг бы выглядeть пeрвый рeпликaтoр, пoдрaзумeвaя, чтo oн был сдeлaн с РНК. Чaсть втoрaя: рaскoл в рядax учeныx
Ужe в 1960-e гoды учeныe имeли oснoвaния пoлaгaть, чтo РНК былa истoчникoм всей жизни. В частности, РНК может совершать кое-что, чего не может ДНК. Сие одноцепочечная молекула, поэтому, в отличие от жесткой, двухцепочечной ДНК, возлюбленная может складывать себя в целый ряд различных форм. Похожая нате оригами, складывающаяся РНК в целом напоминала по поведению белки. Сие ключ к самой удивительной способности белков. Без ферментов обитать было бы невозможно. Лесли Оргел и Фрэнсис Шум начали кое-что подозревать. Если РНК может скирдов как белок, возможно, она может и образовывать ферменты? Сие была прекрасная идея, но за десять планирование она не получила никаких доказательств. Томас Чех, 2007 бадняк
Томас Чех родился и вырос в штате Айова. Уже ребенком он был очарован горными породами и минералами. И ранее в младших классах средней школы он заглядывал в аборигенный университет и стучался в двери геологов с просьбой показать модели минеральных структур. Всё-таки, в конце концов, он стал биохимиком и сосредоточился сверху РНК. В начале 1980-х годов Чех и его коллеги ровно по Университету Колорадо в Боулдере изучали одноклеточный организм Tetrahymena thermophila. Рацион ее клеточного механизма включает цепи РНК. Чех обнаружил, как отдельный сегмент РНК каким-то образом оказался отделен через остальных, словно его вырезали ножницами. Так они нашли основной фермент РНК: короткий участок РНК, который станет вырезать себя из длинной цепи, частью которой является. В следующем году другая объединение ученых обнаружила второй фермент РНК, «рибозим» (срезание от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим», он же каталаза). Обнаружение двух ферментов РНК одного за другим указывало сверху то, что их должно быть много похлеще. И так идея начала жизни с РНК начала высмотреть солидно. Однако имя этой идее дал Уолтер Гилберт изо Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. Как физик, восхищающийся молекулярной биологией, Гилберт и стал одним из первых сторонников секвенирования генома человека. Копируя и вставляя неодинаковые биты РНК вместе, молекулы РНК могли делать еще более полезные последовательности. Наконец, они нашли образ создавать белки и белковые ферменты, которые оказались до того полезными, что в значительной степени вытеснили версии РНК и дали начинание жизни, которую мы имеем. «Мир РНК» —   сие элегантный способ собрать сложную жизнь с нуля. Возмещение того, чтобы полагаться на одновременное образование десятков биологических молекул изо первичного бульона, «одна за всех» молекула могла учинить всю работу. В 2000 году гипотеза «мира РНК» получила колоссальную порцию подтверждающих доказательств. Рибосома делает белки
Томас Стейц провели 30 полет, изучая структуры молекул в живых клетках. В 1990-е годы спирт посвятил себя самой серьезной задаче: выяснить структуру рибосомы. Рибосома проглатывать в каждой живой клетке. Эта огромная молекула считывает инструкции в РНК и выстраивает аминокислоты, затем) чтоб(ы) сделать белки. Рибосомы в ваших клетках построили большую выпуск вашего тела. Было известно, что рибосома охватывает РНК. Тот факт, что эта важнейшая станция была построена на РНК, сделал гипотезу «мира РНК» всё ещё более правдоподобной. С самого начала у идеи «мира РНК» было двум проблемы. Могла ли РНК действительно выполнять до сих пор функции жизни сама по себе? Могла ли возлюбленная образоваться на ранней Земле? Если жизнь началась с молекулы РНК, РНК должна была находиться (в присуствии) способна делать копии себя: она должна была браться самовоспроизводящейся, самореплицирующейся. Им нужен батальон ферментов и других молекул, затем чтоб создать копию или кусочек РНК или ДНК. Отчего в конце 1980-х годов несколько ученых начали чрезвычайно донкихотские поиски. Джек Шостак
Джек Шостак изо Гарвардской школы медицины был одним из первых, кто такой принял в этом участие. В детстве он был просто так очарован химией, что завел лабораторию в подвале своего на хазе. Это довольно раннее исследование в конечном итоге принесло ему отрезок Нобелевской премии. «Я думал, что эта упражнение бесподобна», говорит он. «В принципе, вполне что, что РНК катализирует собственное воспроизводство». В 1988 году Чех обнаружил энзим РНК, который может строить короткую молекулу РНК длиной в 10 нуклеотидов. Шостак решил отделать открытие, произведя новые ферменты РНК в лаборатории. Засим они брали эти последовательности, переделывали и снова проверяли. Через 10 раундов таких действий Шостак произвел (био)катализатор РНК, который ускорял протекание реакции в семь миллионов один раз. Он показал, что ферменты РНК могут жить(-быть по-настоящему мощными. Но их фермент далеко не мог копировать себя, даже чуточку. Шостак оказался в тупике. Другими словами, дьявол добавлял не случайные нуклеотиды: он правильно копировал набор. Пока это был еще не саморепликатор, а уже что-то похожее. R18 состоял из оковы 189 нуклеотидов и мог надежно добавлять 11 нуклеотидов в цепочку: 6% с собственной длины. Была надежда, что несколько настроек позволят ему взбодрить цепь длиной в 189 нуклеотидов — как и он самолично. Лучшее, что удалось сделать, принадлежало Филиппу Холлигеру в 2011 году с Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже. Его команда создала модифицированный R18 лещадь названием tC19Z, который копировал последовательности до 95 нуклеотидов длиной. Сие 48% от его собственной длины: больше, нежели у R18, но далеко не 100%. Альтернативный ход был предложен Джеральдом Джойсом и Трейси Линкольном изо Института Скриппса в Ла-Хойя, Калифорния. В 2009 году они создали энзим РНК, который размножается косвенно. Затем объединяет некоторые два кусочка РНК, чтобы воссоздать исходный энзим. При наличии сырья этот простой цикл хоть продолжать до бесконечности. Для многих ученых, которые настороженно относятся к «миру РНК», отсутствие самовоспроизводящейся РНК является фатальной проблемой этой гипотезы. Казалось бы, простая микрочастица по сравнению с ДНК, но сделать ее до сумасшествия трудно. Проблема лежит в сахаре и основании, которые составляют первый попавшийся нуклеотид. Можно сделать каждый из них согласно отдельности, но они упорно отказываются связываться. К началу 1990-х годов каста проблема стала очевидной. Многие биологи заподозрили, как будто гипотеза «мира РНК», несмотря на всю очаровательность, может быть не совсем верной. Сначала могла существовать эта молекула, которая затем привела к РНК, ДНК и остальным. Сие была по существу сильно модифицированная версия ДНК. Нильсен сохранил тёцка же основы —   A, T, C и G, имеющиеся в ДНК, — но сделал основную цепка из молекул под названием полиамиды, а не изо сахаров, которые также имеются в ДНК. Он назвал новую молекулу полиамидной нуклеиновой кислотой, либо — либо ПНК. Непонятным образом с тех пор она стала известна по образу пептидная нуклеиновая кислота. Цепочка ПНК даже может оккупировать место одной из цепей молекулы ДНК, и основные принципы спариваются как обычно. Стэнли Миллер был заинтригован. Хоть из пушки над ухом стреляй скептически относясь к РНК-миру, он подозревал, что же ПНК была куда более вероятным кандидатом получай первый генетический материал. В 2000 году он произвел ряд уверенных доказательств. Он повторил свой классический исследование, который мы обсуждали в первой главе, в этот коль скоро используя метан, азот, аммиак и воду —   и получил полиамидную основу ПНК. Сие позволило предположить, что ПНК, в отличие от РНК, начисто могла образоваться на ранней Земле. В 2000 году Белый Эшенмозер сделал треозо-нуклеиновую кислоту (ТНК). Железы ТНК могут образовывать двойную спираль, а информация копируется в обеих направлениях между РНК и ТНК. Более того, ТНК может выкристаллизовываться в сложные формы и даже связываться с белком. В 2005 году Благородный предводитель Меггес сделал гликолевую нуклеиновую кислоту, которая может организовывать спиральные структуры. У каждой из этих альтернативных нуклеиновых кислот (за)грызть свои сторонники. Но никаких следов их в природе неважный (=маловажный) найти, поэтому если первая жизнь действительно использовала их, в который-нибудь-то момент она должна была полностью поступиться от них в пользу РНК и ДНК. Это может красоваться правдой, но никаких доказательств нет. В итоге к середине 2000-х годов сторонники решетка РНК оказались в затруднительном положении. С одной стороны, РНК-ферменты существовали и включали одну изо важнейших частей биологической инженерии, рибосому. Хорошо. А самовоспроизводящуюся РНК найти не удалось и никто никак не мог понять, как РНК сформировалась в первичном бульоне. Альтернативные нуклеиновые кислоты могли бы пристукнуться последнюю задачу, но нет никаких доказательств, а они существовали в природе. Не очень хорошо. Посередь тем с 1980-х годов постепенно набирала обороты другая парадигма. Жизни нужна энергия, чтобы оставаться живой
Ограничение — будет.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *