Як виникло життя на Землі і чи може воно існувати десь ще? Дослідники з Університету Саймона Фрейзера (SFU) виділили генетичний ключ - фермент, відомий як РНК-полімераза, який дає нове уявлення про походження життя.
Дослідники з лабораторії молекулярної біології та біохімії SFU працюють над просуванням гіпотези світу РНК у відповідь на фундаментальні питання про зародження життя.
Гіпотеза припускає, що життя на нашій планеті почалося з самовідтворюваних молекул рібонуклеїнової кислоти (РНК), здатних не тільки нести генетичну інформацію, але і керувати хімічними реакціями, необхідними для життя, до еволюції дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК) і білків, які тепер виконують обидві функції в наших клітинах.
У процесі еволюції in vitro в лабораторії команда вчених виділила рибозим на основі промотора РНК-полімерази - фермент, здатний синтезувати РНК, використовуючи РНК як шаблон, який володіє здібностями, еквівалентними сучасним білковим полімеразам.
"Ця РНК-полімераза володіє багатьма особливостями сучасних білкових полімераз; вона була розроблена для розпізнавання промотору РНК, а потім для послідовного копіювання РНК ", - кажуть вчені. "Наше відкриття передбачає, що подібні РНК-ферменти на ранніх етапах еволюції життя також могли проявляти такі складні біологічні особливості.
Є свідчення, що РНК з'явилася раніше ДНК і білків. Наприклад, рибосома, «машина», яка виробляє білки в наших клітинах, побудована з РНК. Однак білки краще каталізують реакції.
Це призвело експертів до теорії, що ця «машина» була винаходом пізнього світу РНК, який ніколи не був відкинутий еволюцією.
ДНК також складається з РНК. Оскільки РНК є майстром на всі руки і може виконувати функції як білка, так і ДНК, це передбачає, що ДНК і білки еволюціонували пізніше як «оновлення» для посилення клітинних функцій, спочатку підтримуваних РНК.
Рибозим затиснутої полімерази, виявлений лабораторією SFU, вказує на те, що реплікація РНК за допомогою РНК-каталізаторів дійсно могла бути можлива в такому примітивному житті.
Довгострокова мета дослідників - створити саморозвивається систему в лабораторії. Це вимагатиме створення рибозиму РНК-полімерази, який також може відтворювати і підтримувати себе, щоб отримати більш глибоке розуміння того, як з'явилися ранні організми на основі РНК.
«Якби ми змогли створити живу систему, що розвивається на основі РНК в лабораторії, ми б зробили щось абсолютно чудове, що, ймовірно, ніколи не існувало з самого початку життя на цій планеті», - кажуть дослідники.
"Розуміючи фундаментальну складність виникнення життя в лабораторії, ми можемо почати оцінювати шанси існування життя на інших планетах і визначати ймовірність того, що такі планети, як Марс, або мали, або все ще мають потенціал для життя.
Дослідження опубліковано в журналі Science.
