30.07.2013

Жизнь возникла благодаря взаимопомощи жирных кислот и азотистых оснований

Первые РНК на Земле возникли благодаря жирным кислотам, которые концентрировали азотистые основания, необходимые для их синтеза. В свою очередь, компоненты РНК стабилизировали липидные пузырьки, в состав которых входили эти жирные кислоты.

Когда учёные пытаются представить, как на Земле возникала жизнь, их фантазии в конечном счёте предстают в виде липидных пузырьков, в которых заключена рибонуклеиновая кислота. Роль РНК тут понятна: она нужна для хранения и копирования информации. Выбор на эту роль её, а не ДНК, обоснован в мощной гипотезе РНК-мира (если коротко, то именно РНК, а не ДНК, способна сама, без посторонней помощи, выполнять некие химические операции, необходимые для копирования информации).

Однако любая химическая реакция, и уж тем более та, при которой азотистые основания соединяются в полимерную нуклеиновую кислоту, происходит только при определённой концентрации реагентов. Если реагенты сильно разведены, если одно основание находится на одном краю первичного океана, а второе — на другом, то вероятность их встречи примерно равна нулю, и никакой РНК и ДНК тут просто не получится. Вот тут-то и выходят на сцену липидные пузырьки, которые играют роль химических нанореакторов: запертые в них реагенты, необходимые для синтеза РНК, легко найдут друг друга.

Но как древнейшие азотистые основания и древнейшие жирные кислоты могли найти друг друга в первичном океане? Ответ на этот вопрос дают исследователи из Вашингтонского университета (США): они обнаружили, что азотистые основания, из которых состоит РНК, обладают повышенным сродством к капроновой кислоте. Именно капроновая кислота, как считается, могла быть среди тех, которые на заре жизни формировали первичные липидные пузырьки.

То есть сами жирные кислоты могли служить концентраторами для реагентов синтеза нуклеиновых кислот, доводя их содержание до нужного уровня. Но это ещё не всё. Сара Келлер и её коллеги выяснили, что азотистые основания хорошо защищают липидные структуры от солёной воды, которая вынуждает такие пузырьки слипаться друг с другом, вместо того чтобы плавать отдельными «клетками». Более того, даже некоторые сахара обладают похожим эффектом, причём рибоза, входящая в состав РНК, делает это лучше глюкозы и ксилоза, которые на рибозу очень похожи.

То есть между первыми молекулами, с которых началась жизнь, возникло нечто вроде «химического симбиоза»: жирные кислоты помогали азотистым основаниям в прямом смысле сконцентрироваться, а азотистые основания и сахара стабилизировали структуры, сложенные из жирных кислот. Особенно важно, что для стабилизации из сахаров была нужна именно рибоза: это даёт ещё один аргумент в пользу гипотезы РНК-мира.

Результаты исследования должны появиться в журнале PNAS.

Кирилл Стасевич

Источники:

1. compulenta.computerra.ru