вторник, 13 марта 2012 г.

Происхождение жизни: белки против «мира РНК»

Происхождение жизни: белки против «мира РНК»Учёные проанализировали эволюцию рибосомных белков и рибосомной РНК и пришли к выводу, что белки и РНК делали рибосому вместе и одновременно, причём те её части, которые отвечают за собственно синтез белка, были сделаны позже остальных.

Вопрос о происхождении жизни на Земле неизбежно сводится к проблеме копирования наследственной информации. Всякий живой организм обладает собственным портретом, закодированным в ДНК, и эту информацию он передаёт своим потомкам. Поэтому спор о происхождении молекулярных «копировальных машин» так занимает биологов — очевидно, что эволюция жизни должна была начаться именно с них. И именно поэтому белкам отказывают в звании первых молекул жизни. Белки представляют собой строго определённую последовательность аминокислот, и информация об этой последовательности должна была где-то храниться. Из двух видов нуклеиновых кислот, которыми располагают живые организмы, исследователи отдали право первородства РНК. В отличие от ДНК, рибонуклеиновая кислота может не только хранить информацию, но и осуществлять ферментативные реакции и самокопирование. Так сформировалась гипотеза о «мире РНК», согласно которой жизнь началась с РНК, а белки и ДНК присоединились позднее, воспользовавшись умениями РНК.

Однако гипотеза эта небесспорна. Один из самых сильных аргументов против неё выдвинули исследователи из Университета Иллинойса (США), опубликовавшие статью на сайте PLoS ONE. Суть их возражений состоит в следующем. Как известно, синтез белка у всех живых организмов осуществляется рибосомами, огромными комплексами из РНК и белков, которые переводят генетический код матричной РНК в аминокислотную последовательность. Рибосома состоит из нескольких молекул РНК, с которыми связано до 80 белковых молекул. Очевидно, что такая сложная конструкция могла появиться только в результате долгой эволюции. Кроме того, рибосомную РНК невозможно заставить выполнить биосинтез собственными силами, без помощи белков — а ведь именно так якобы обстояли дела в «мире РНК».

Защитники РНК-гипотезы обычно отвечают на это, что рибосома собиралась постепенно. И действительно, едва ли не самый важный участок рибосомы — пептидилтрансферазный центр, где происходит сшивка аминокислот в полипептидную цепь, — древнее всех остальных частей комплекса. И вот исследователи из Университета Иллинойса решили проследить историю белков, входящих в этот древний синтетический участок. Учёные использовали молекулярно-эволюционные данные по рибосомным белкам и РНК, совмещая их с термодинамическим анализом структуры РНК. В итоге выяснилось, что оба эволюционных древа, белковое и рибонуклеиновое, на удивление совпадают друг с другом, и белки не уступают в древности РНК. Более того, важнейший пептидилтрансферазный центр, без которого, как полагают, и жизни бы не возникло, оказался моложе некоторых других участков рибосомы. То есть сначала были сформированы какие-то другие фрагменты архитектуры комплекса, которые, объединившись, образовали центр синтеза белка.

Это говорит о том, что, во-первых, к тому моменту, когда РНК понадобились белки, они уже существовали, и, во-вторых, что предок рибосомной РНК на заре жизни выполнял какие-то другие функции, и лишь потом начал заниматься белковым синтезом. По словам руководителя исследований профессора Густаво Каэтано-Анольеса, если рибосомные белки и РНК — и взаимосвязи между ними — формировались постепенно, шаг за шагом и в тесной связи друг с другом, то рибосому никак нельзя счесть продуктом «мира РНК». То есть жизнь сразу возникла на основе рибонуклеиновых комплексов. А это значит, что белки появились меньшей мере не позже нуклеиновых кислот.

Однако в этом случае остаётся вопрос: как белковые молекулы воспроизводили собственные уникальные последовательности аминокислот, как они обходились без рибосом? Вопрос этот, как признают сами авторы исследования, остаётся открытым, но вполне может быть и так, что рибосомы — вовсе не единственные белоксинтезирующие машины, и что на заре жизни эту работу могли выполнять другие молекулярные агрегаты. Даже нынешние рибосомы в определённых условиях способны не слишком точно подбирать аминокислоты для синтеза белка, и, возможно, когда-то РНК понадобилась для того, чтобы повысить точность древних белоксинтезирующих машин.

Подготовлено по материалам Университета Иллинойса.

Оригинальная статья

Поделитесь этой новостью с Вашими друзьями!

Ранее в рубрике "Другие новости науки и техники":

Как сделать электрическую батарейку из улитки
Учёные создали электрифицированную улитку: специальное устройство, имплантированное в моллюска, работает на глюкозе и кислороде, получая электроэнергию из реакции окисления глюкозы. Исследователи из Университета Кларксона (США) электрифицировали улитку: моллюск нормально живёт, ползает, питается и при этом вырабатывает электрическую энергию. Учёные имплантировали в животных особые аккумуляторы, ...
  (читать дальше)

Солнечные батареи подешевеют вдвое
Ключевой разработкой компании Twin Creeks Technologies является ионный ускоритель, применение которого позволяет изготавливать солнечные батареи с кремниевым слоем, вдесятеро тоньше существующих. Таким образом, один из наиболее дорогих компонентов кремниевых фотоэлементов используется в значительно меньшей степени, и в итоге стоимость конечного продукта падает до 400 долларов за киловатт установле...
  (читать дальше)

Открытие высокой стабильности урановой молекулы поможет в переработке ядерных отходов
Занимаясь поиском средств, способных усовершенствовать современные методы переработки ядерных отходов, учёные синтезировали неизвестную прежде урановую молекулу. Структура в форме бабочки (мостиковое строение), полученная в лабораторных условиях, подобна молекулам, теоретически предсказанным в качестве основных компонентов радиоактивных отходов. Впрочем, считалось, что они слишком нестабильны, а п...
  (читать дальше)

Intel, возможно, запустит сервис интернет-телевидения
Корпорация Intel рассматривает возможность запуска онлайнового сервиса ТВ-вещания, сообщает газета Wall Street Journal. Сообщается, что уже несколько месяцев корпорация «Интел», озабоченная созданием «виртуального кабельного оператора», который предоставит зрителям в США доступ к ТВ-каналам через Интернет, ведёт переговоры с медиакомпаниями. Работать служба будет по подписной схеме, похожей на т...
  (читать дальше)

Солнечные батареи на CERN-технологиях обслужат авиапассажиров
Испанская SRB Energy поставила первые панели для аэропорта Женевы. И это только начало проекта по развертыванию самой обширной системы энергообеспечения на солнечных батареях в Швейцарии. Триста высокотемпературных солнечно-термальных панелей займут 1 200 м² на крыше главного здания аэропорта. Но эта заметка о другом: методика производства панелей, которые будут обогревать пассажиров зимой и обд...
  (читать дальше)

Toshiba начинает продажи 55-дюймовых 3D-телевизоров формата Quad Full HD
Корпорация Toshiba выпускает на европейском рынке телевизор ZL2 высокого разрешения. 55-дюймовая панель имеет формат Quad Full HD: она обеспечивает максимальное разрешение в 3840×2160 пикселов. Для сравнения: разрешение обычных дисплеев высокой чёткости равно 1920×1080 точек. Телевизор позволяет работать с 3D-контентом; для просмотра стереоскопического изображения очки не требуются. Встроенная...
  (читать дальше)

Новый органический транзистор выдерживает... кипячение
Научная группа под руководством Такао Сомея и Цуйоси Секитани из Токийского университета (Япония) представила то, что она называет первым в мире гибким органическим транзистором, способным выдерживать высокотемпературный процесс стерилизации. Исследователи ожидают, что новый транзистор будет использоваться для производства медицинских приборов, включая имплантируемые устройства и катетеры небольшо...
  (читать дальше)

Получен солеустойчивый сорт пшеницы
Не прибегая к генетическим модификациям, учёные создали новый сорт пшеницы, способный расти на засолённых почвах: ген солеустойчивости передан окультуренной пшенице от её дикорастущего родственника. Окультуренные растения дают повышенные урожаи и отличаются лучшими вкусовыми качествами, нежели их дикорастущие родственники, но при этом они теряют некоторые полезные свойства, позволяющие им справл...
  (читать дальше)

Солнечную энергию можно запасать при помощи стекла
В США создан новый вид стеклообразного теплоносителя для гелиотермальных электростанций. Его рабочая температура 1 200 ˚С, что в два с лишним раза выше, чем у аналогов. Он может не только повысить КПД солнечных электростанций, но и снизить стоимость хранения их энергии ночью. Солнечная энергия имеет две фундаментальные проблемы: больше всего её тогда и там, когда и где потребление электричества ...
  (читать дальше)
НАСА и ЕКА будут осваивать Марс в четыре этапа
Группа учёных из Европы, Канады и США, включая специалистов НАСА и ЕКА, выделила четыре главных требования к будущим проектам, посвящённым доставке образцов марсианского грунта на Землю. Во главу угла поставлены поиск следов прошлой или нынешней жизни. Отправка человека — на последнем месте. Хотя выполнение первоочередной задачи — всё равно что поиск иголки в стоге сена, учёные полагают, что и...
  (читать дальше)

Как природа осуществляет наноразмерный контроль за солнечной энергией
Начало природного процесса захвата солнечной энергии происходит в абсорбирующих свет протеиновых комплексах, называемых фотосинтетическими реакционными центрами (РЦ). Даже после миллиардов лет эволюции Природа и не думает отказываться от находящегося в центре РЦ абсорбирующего свет гексамерного кофактора, нужного для проведения самой первой химической реакции фотосинтеза — индуцированного светом э...
  (читать дальше)

Почему секс и красный цвет взаимосвязаны
Исследователи пришли к выводу, что красные женские гениталии не возбуждают мужчин — следовательно, для сексуальной символики красного цвета нужно искать иное, менее наглядное объяснение. Обычно поведенческие эксперименты такого рода проводят на млекопитающих. Поэтому то, что в исследовании участвовали не самцы обезьян, а обычные мужчины, добавляет результатам ещё и солидную долю пикантности. С...
  (читать дальше)

Как мысли о смерти нам жить помогают
Размышления о смерти делают нас добрее и внимательнее, а вид на кладбище способен помочь с пошатнувшимся здоровьем. Общество обычно табуирует тему смерти. Считается (и тому есть подтверждения в работах психологов), что мысли о смерти негативно влияют на психику, способствуют асоциальному и даже антисоциальному поведению, и что нормальной жизни «размышления о вечном» следует держать в узде. С пси...
  (читать дальше)

Королевство кривых лучей
Обычно свет распространяется по прямой. Конечно, при помощи сред с различными коэффициентами преломления его можно отклонить. Однако новые исследования двух независимых научных групп показывают, что и сам по себе пучок света может изгибаться до 360˚. Часто новое — это хорошо забытое, но не обязательно старое. В конце 1970-х физики Майкл Берри из Бристольского университета (Великобритания) и Нанд...
  (читать дальше)

Объявлены победители конкурса подводной фотографии
Подведены итоги ежегодного конкурса подводной фотографии, который проходит под эгидой Школы морских и атмосферных наук Университета Майами (США). До участия допускаются только любители, которые зарабатывают на фотографии не более 20% своего дохода. Второе место в категории «Макросъёмка»: «фарфоровый» краб из семейства Porcellanidae, зацепившийся за полип морское перо в национальном парк...
  (читать дальше)

Заболевания дёсен, оказывается, не имеют отношения ни к инфарктам, ни к инсультам
Вот уже два десятка лет учёные твердят о связи между заболеваниями дёсен, инфарктами и инсультами. И вдруг новый анализ данных показывает, что эти заявления ошибочны. Американская кардиологическая ассоциация опубликовала в AHA journal Circulation «научный рапорт», заключающий, что периодонтит не повышает риска возникновения сердечно-сосудистых хворей и не является их причиной. Более того, нет ни м...
  (читать дальше)

Аспирин, возможно, помогает против ожирения
Салициловая кислота, образующаяся в результате расщепления аспирина, активирует расщепление жиров в клетке. Кажется, человечество вот уже более полутораста лет живёт с лекарством от всех болезней, не догадываясь о его чудодейственном всемогуществе. Не так давно проходило сообщение о том, что аспирин можно пить для профилактики рака; полным ходом исследуется его благотворное влияние при сердечно-...
  (читать дальше)

Как звучит симметрия субатомного мира?
Хотите услышать песнь позитрона? Итальянский инженер Доменико Вичинанца, кажется, готов воплотить вашу мечту. Этот человек уже экспериментировал с вулканической активностью и даже играл древнегреческую музыку с «Оркестром забытых звуков». Теперь его влечёт субатомный мир туманных и пузырьковых камер — предшественников современных детекторов частиц. Туманную камеру изобрёл в 1895 году шотландск...
  (читать дальше)

Нам бы расписания взять и отменить
Исследователи из Технологического института Джорджии (США) обнаружили, что отмена управления наземным общественным транспортом при помощи расписания и использование децентрализованной самоуправляющейся схемы позволяет сделать движение более эффективным. В работе, опубликованной в журнале Transportation Research, описан алгоритм, позволяющий минимизировать интервалы между появлениями автобусов на о...
  (читать дальше)