Наука Молекулу дезоксирибонуклеиновой кислоты по праву называют основой жизни на Земле, а само возникновение этой генетической единицы, по мнению многих специалистов, объяснить и вовсе невозможно. Однако по утверждению химиков, они вот-вот будут готовы продемонстрировать всему миру, что ДНК способна формироваться самопроизвольно из химических веществ, из которых, как считается, состояла наша Земля на раннем своем этапе. Если ученым действительно удастся это сделать, тогда можно будет предположить, что ДНК предшествовало появлению жизни на нашей планете.
Несмотря на тот факт, что именно ДНК лежит в основе всех форм жизни на Земле, большинство биологов считают, что эта самая жизнь началась с молекул рибонуклеиновой кислоты (РНК). Как известно, РНК, подобно ДНК, является хранителем генетической информации. Более того – РНК способна образовывать сложные формы, которые взаимодействуют с другими молекулами, способствуя ускорению химических реакций. По структуре РНК проще, чем ДНК, а значит, и образовываться им проще.
В 2009 году, через несколько десятилетий попыток, исследователи наконец смогли создать РНК, используя химические элементы, которых было вдосталь на молодой Земле. Мэтью Поунер (Matthew Powner) из Университетского колледжа в Лондоне (University College London) с коллегами синтезировали два из четырех нуклеотида, которые составляют РНК. Их успех доказал тогда, что молекула РНК могла возникнуть спонтанно, что, в свою очередь, поддержало предположение о том, что жизнь возникла в так называемом мире РНК.
Более поздние работы Поунера заставили взглянуть по новому на данную теорию. Мэтью занят тем, что пытается создать нуклеотиды ДНК с помощью тех же методов, которые привели в 2009-ом году к созданию нуклеотидов РНК. И, как утверждает сам ученый, успех не за горами. Как известно, нуклеотиды состоят из нескольких частей, среди которых можно упомянуть сахар, фосфаты и содержащую азот молекулу в основе. Нуклеотиды ДНК, которые связаны вместе, образуя, собственно, ДНК, изготовить сложнее, чем нуклеотиды РНК, так как в ДНК присутствует другой сахар, с которым гораздо сложнее работать.
Поунер начал со смешивания веществ, многие из которых, как предполагается, присутствовали на ранней планете Земля. В итоге ему удалось создать такой же сахар, как и в ДНК. Однако остается проделать еще большую работу. Поунер должен сделать из молекулы, содержащей этот сахар, основу ДНК, добавив фосфат. Кроме того, молекула содержит один нежелательный атом, который пока не удается удалить. Как бы то ни было, от создания нуклеотидов ДНК человечество отделяет всего лишь несколько лет. Как считает некий Кристофер Суитцер (Christopher Switzer) из Калифорнийского университета (University of California), создание нуклеотидов можно считать свершившимся фактом.
Кто помнит, как все начиналось?!
Результаты исследований способны перевернуть наше понимание происхождения жизни на Земле. Так называемые предбиологические химики на протяжении долгого времени игнорировали ДНК, аргументируя это тем, что такая сложная молекула не могла возникнуть спонтанно. Как утверждает Стивен Беннер (Steven Benner), специалист по молекулярной эволюции из штата Флорида, США, все ученые сделали в свое время ставку на РНК. Расхожее мнение заключается в том, что жизнь, в основе которой лежит РНК, в конечном итоге образовала ДНК, потому что эти молекулы лучше сохраняют информацию. Иными словами, РНК организмы создали первые ДНК.
Однако если это было так, то как случился этот переход? Современные организмы способны конвертировать нуклеотиды РНК в нуклеотиды ДНК, но при этом используются особые ферменты, которые крайне затратно получить с точки зрения энергии и исходного материала. Суитцер уверен, что организмы заранее должны были "знать", что ДНК является более полезной молекулой, прежде чем тратить энергию на ее создание. По мнению ученого, гораздо больше смысла в том утверждении, что нуклеотиды ДНК уже присутствовали в окружающей среде.
Похоже на то, что первые организмы приспособились использовать эти ДНК, научившись впоследствии производить собственные ДНК лишь тогда, когда открылась их явная польза. При этом содержание ДНК в окружающей среде стало уменьшаться. Первые организмы должны были пытаться извлекать необходимый материал буквально из всего. По мнению Мэтью Ливи (Matthew Levy) из Медицинского колледжа имени Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке (Albert Einstein College of Medicine in New York City), ранняя Земля была самым настоящим кровавым месивом!
Впрочем, Поунер предлагает альтернативную точку зрения: жизнь могла зародиться в мире РНК и ДНК одновременно, в котором оба типа нуклеотидов имели место быть. Соавтор исследования Поунера, Джек Состак (Jack Szostak) из Гарвардской медицинской школы (Harvard Medical School) считает, что так называемые гибридные молекулы, состоявшие из набора ДНК и РНК нуклеотидов, могли демонстрировать функции исключительно РНК. Зарождающаяся жизнь использовала изначально "гибридные" молекулы, постепенно разделяя их на РНК и ДНК.
Стивен Беннер уверен, что гораздо больше смысла в предположении, согласно которому жизнь изначально использовала чистые ДНК и РНК. И у тех и у других функциональность выше функциональности "гибридных" молекул. К сожалению, на данный момент времени никто не в состоянии точно ответить на вопрос о том, как и на каком этапе жизнь впервые начала использовать ДНК. Мэтью Ливи утверждает, что остается лишь гадать, как оно было раньше. Как бы то ни было, можно не сомневаться в одном: пока все версии имеют право на жизнь.
