Как да започнете живота на Земята - scisne

Рибозомна РНК молекули от човешки клетки. (Снимка от д-р Гопал Мурти / визуализации Unlimited / Corbis.)

Животът на Земята започна с молекули, които могат да създават копия на себе си, и, както изглежда, са били подобни на съвременния ДНК и РНК. Проблемът обаче е, че сегашната нуклеинова киселина нужда от помощ протеини да направите своя собствена копие. Но самите протеини не могат да бъдат създадени без нуклеиновите киселини - информация за аминокиселинната последователност, кодирана от нуклеотиди ДНК. Така че, ако нуклеинови киселини са първите в света, те няма да бъдат в състояние да напусне "семе", а ако първият бяха бялото - че който съхранява информация за протеинови молекули?

Този проблем е решен, когато е установено, че има РНК с каталитични свойства, които могат да изпълняват химически реакции без помощта на протеини - те са наречени рибозоми. Освен това се оказа, че някои от тези РНК са в състояние да създадат своя собствена натура. Така се ражда хипотезата за "РНК свят", според която животът на Земята започна в първичната химична супа, пълна с древни РНК се копират. Но можеше такива реакции не си давам зор в по-голямата праисторическа решение? Трябва да е имало някакъв вид микро-реактори, които не биха дали за да разпръсне реактивите далеч един от друг. Тази реакция може да се образува микроклетка липидната мембрана, но синтеза на липиди отново необходимите протеини и протеини в света не РНК. (Въпреки това, следва да се отбележи, че през последните години има хипотези, които предполагат, ролята на химически реактори микропори в минералните скали в дъното на древен океан.)

И накрая, може би най-трудната възражение в света на РНК е сложността на градивните "тухли" за такива молекули. Рибонуклеотид мономери, които служат за РНК сега синтезирани от протеини и тяхната структура е много лесно. Поради това, има и друга хипотеза, което прави живота на земята дължи на някои метални катализатори, в която за първи път е създадена рамка на метаболитни реакции, които помогнаха да се създаде необходимия "полуготови" за синтеза на по-високи биомолекули. Преди Тук можем да припомним две години, дело на учени от Института Фе Санта, посветена на произхода на съвременните биохимични реакции на геохимични процеси.

Циановодородът се намира в изобилие в метеоритите, и на земята, той може да получи там просто с тях в първите няколко стотин милиона години на Земята история метеорит валеше непрекъснато. HCN също могат да бъдат получени от въглерод, азот и водород на място, в сблъсъка с госта от повърхността на космическия на Земята. В този смисъл, животът наистина дойде отвън - макар и под формата на прости химически суровини. Както за сероводород, се смята в света, след това вече много.

Въпреки това, не катализатори все още не са достатъчно: например, за да се получи различен набор от прекурсорни молекули (за рибонуклеотиди, аминокиселини и липидни компоненти) се нуждаят от различни метали помощници, които ръководят трансформацията на сероводород и циановодород заедно различни пътища. Така че новите данни в същото време казват, че суровината може да бъде изключително проста, а също така, че все още са необходими някои основни катализатори.

Разликите в химически и описано енергийно реакции са доста малки, така че образуването на някои прекурсори може да се случи буквално един до друг в съседни химически ниши. След това реакционни смеси се смесват, например, поради дъжд, така че "великите-рибонуклеотиди" и "Прото-амино" започва да си взаимодействат един с друг, работещ следващата еволюция. В действителност обаче всичко се случва, ние едва ли знаят, без машина на времето - но може да се случи, че един ден във всяка научна лаборатория животът може да възникне отново ще от нулата.

Получава се съгласно ScienceNOW.

Идеята, че животът може да възникне въз основа на самовъзпроизвеждащи се молекули РНК, не е нещо ново. В действителност, РНК комбинира функциите на съхранение на генетична информация, и способността за биохимичен катализа. Сега свят хипотезата за РНК е чисто спекулативна теория се превърна в теоретичен модел, който има добри доказателства и експериментална база. Разбира се, тази теория повдига много въпроси, но, въпреки това, тя с право могат да се нарекат един от най-разумна хипотеза на живота на Земята.

Смята се, че животът на Земята започна с молекули, които могат да създават копия от себе си, като не забравите да попадат в тях промени мутации. Според най-често хипотезата, такива молекули са РНК. Кои молекули в същото време, за да се извлекат ползите? Моли отговор - по-кратък, защото те са по-бързи, за да копирате, което означава, че ще бъде над скоростта на възпроизвеждане и те са просто предприети за всички ресурси в по-дългите молекули. Въпреки това, предимството е все още остава за дълго РНК. Защо?

РНК има способността да бъде ензим, самата може да изпълнява някои химически реакции и експерименти са показали, че РНК молекули са доста способни да увеличат рибонуклеотид верига - т.е. РНК може да синтезира РНК. Друг въпрос в теорията на света на РНК - откъде суровините за малки самите молекула РНК полимери. РНК мономери са рибонуклеотиди, чиято структура не е толкова просто, и в текущата клетка, те са синтезирани от протеини.

РНК прекъсвачи - новооткритите активните региони на РНК молекули, регулиращи дейността на гени. До сега се смяташе, че регулирането чрез РНК ключове е проста: прекъсвач реагира на дадено вещество и потиска (рядко - активира) за работата на ген. Американски учени са открили по-сложен регулаторен апарат, който е комплекс от две РНК ключове, които отговарят на различни вещества. Discovery показва, че древните възможности на механизма на генната регулация на несъдържащи протеини не е толкова ограничени, както се смяташе досега.

Според хипотезата на световната РНК в древните океани на нашата планета ние доплува РНК молекули, които са се копират и се състезаваха помежду си за ресурси - например, нуклеотиди, които се използват за изграждане на РНК "тухлите" на. Но с течение на времето, РНК е оставяни на заден план, и в съвременните организми (с изключение на някои вируси) всички генетичната информация се съхранява в ДНК и РНК е копието на пълномощника, който се синтезира по конкретен ген, а след това предава на машината протеин синтезираща. Защо се случи това?

Разработено компютъризирана устройство за експерименти върху изкуствена еволюция, която дава възможност за извършване на много операции в автоматичен режим, който по-рано е трябвало да се извършва ръчно. Поставен в инсталацията на молекула РНК с каталитични свойства (рибозими) за 70 часа повишава развитието на неговата каталитична активност е 90 пъти, които изискват закрепване 11 мутации. Може би в близко бъдеще, насочено развитие на микроорганизми и молекули ще бъде толкова просто като стартира компютърна програма.

Има подобни на Земята живот, вода и въглероден, единственият вариант? Какви са аргументите в полза на това защо най-известните живи системи са проектирани така, а не иначе, има някои основни причини за тях трябва да се използват някои химични елементи, а други не? Как може да се търси различни варианти за биохимия на едни и същи химични елементи, но и в други среди, например в моретата на амоняк или въглероден диоксид? Може ли при форми на живот на Земята са още по-голям от азотни бази и защо те са четири - аденин, гуанин, тимин и цитозин - и не повече или по-малко? ДНК-добре от ТНК или STC, и може да предложи убедителна алтернатива на свят хипотезата за РНК?