Японські вчені вперше довели здатність РНК еволюціонувати

Дослідники з Токійського університету вперше створили молекулу РНК, яка реплікується,

диверсифікується та ускладнюється відповідно додарвінівською еволюцією. В результаті експерименту вчені показали, як окремі види РНК перетворилися на складну систему: мережу реплікаторів, що складається з п'яти типів РНК із різноманітними взаємодіями. Це перше емпіричне свідчення того, що прості біологічні молекули можуть призвести до складних систем, схожих на живі.

Походження життя згідно з дарвінівською теорієюеволюції засноване на переході від молекул, що самовідтворюються, таких як РНК, до складних живих систем. Проте сучасна наука не дає чіткої відповіді на питання, яким чином відбувся перехід від окремих хімічних молекул до складних форм життя.

Одна з наукових гіпотез припускає, щоспочатку Землі існували незв'язані молекули РНК, можливо, разом із білками та інші органічними речовинами. Потім близько чотирьох млрд років тому ці молекули почали самовідтворюватися і розвиватися від одиночної молекули до різноманітних складних систем. Вчені припускали, що РНК могли розвиватися у різних напрямах, накопичуючи мутації під впливом зовнішніх чинників. У процесі мутацій здійснювався відбір найбільш стійких молекул, які сформували ДНК.

«В еволюційній біології є принципконкурентного виключення, який говорить, що кілька видів не можуть співіснувати, якщо вони конкурують за той самий ресурс. Це означає, що для досягнення сталої різноманітності молекули мають визначити порядок використання різних ресурсів, — каже Ре Мідзуті, один із авторів дослідження. — Спочатку ми сумнівалися, що таке, в принципі, можливе, адже це просто молекули».

Зображення: Ре Мідзуті, Токійський університет

У процесі експерименту вчені інкубувалимолекули РНК у краплях води, поміщених у масло, при температурі 37°С протягом п'яти годин. Потім розчин розбавляли до однієї п'ятої концентрації, використовуючи нові краплі з поживними речовинами та енергійно перемішували. Коли цей процес повторювався кілька разів, відбувалися мутації. Весь експеримент тривав 1200 годин (240 циклів додавання поживних речовин).

«В результаті ми виявили, що окремі РНК неконкурували друг з одним, а створили стійку систему з п'яти типів РНК із різноманітними взаємодіями. Це підтверджує можливість такого варіанта еволюції», – додає Мідзуті.

Робота вчених є лише перший крок у розумінні переходу від окремих молекул до клітин. Команда планує продовжити дослідження подальшої еволюції та створення складних живих систем.

Читати далі:

Вчені знайшли найздоровіших людей на Землі: вся справа в унікальному способі життя

Небезпека безкоштовних VPN. Чому їх не можна завантажувати та як захистити себе?

Фізики відтворили здібності Т-1000 з Термінатора-2 в лабораторії