QT45 — самовоспроизводящаяся РНК из 45 звеньев, найденная в ледяных
Ключевой вывод: Крошечная молекула РНК, которая копирует сама себя
В первобытных ледяных карманах циклы замораживания-оттаивания могут значительно увеличивать концентрацию растворенных веществ, создавая условия, подобные микрореакторам, как и рефрижераторные распределительные узлы концентрируют и перемещают грузы.
Исследователи из Лаборатории молекулярной биологии (LMB), Кембридж, обнаружили небольшую молекулу РНК, QT45, состоящую всего из 45 химических единиц. Эта молекула может копировать цепи РНК и даже синтезировать себя в слабощелочных, замороженных условиях. QT45 намного короче других рибозимов (обычно более 150 единиц), что делает ее более вероятной для спонтанного образования на ранней Земле.
Открытие QT45
Открытие последовало за систематическим процессом отбора, в ходе которого исследователи создали огромную библиотеку случайных последовательностей РНК — около триллиона вариантов — и подвергли их многократным циклам отбора и мутации. Они сохраняли последовательности, демонстрирующие какую-либо копировальную активность, и развивали их в течение многих раундов. В конце концов на гелях появилась четкая полоса репликации, указывающая на появление QT45.
Основные моменты эксперимента:
- Рандомизированная библиотека: проверено ~1 000 000 000 000 последовательностей
- Метод отбора: итеративное обогащение для копирования активности
- Результат: появление QT45 после нескольких циклов отбора
- Усечение: функция сохраняется до ~35 единиц со сниженной эффективностью
- Окружающая среда: активность наблюдалась в холодных, слабощелочных, замораживающе-оттаивающих условиях
QT45 против типичных рибозимов
Вот сравнение QT45 и более длинных рибозимов:
| Атрибут | Типичные длинные рибозимы (>150) | QT45 (45 единиц) |
|---|---|---|
| Длина | 150+ единиц | 45 единиц (может быть 35) |
| Вероятность спонтанного образования | Очень низкая | Выше |
| Способность к самокопированию | Трудно продемонстрировать | Продемонстрировано (синтетический самосинтез) |
| Оптимальные условия | Неясные или теплые | Слабощелочные, замороженные микросреды |
Замороженные среды: почему они важны
Когда вода замерзает, примеси концентрируются в жидких прожилках между кристаллами льда. Это ускоряет реакции и стабилизирует хрупкие молекулы, такие как РНК. Исследовательская группа предполагает, что среды с чередующимися горячими и холодными условиями, такие как гидротермальные пруды вблизи полярных регионов, создают циклы концентрации, термической активации и изменения pH. Эти циклы похожи на логистические узлы, где товары обрабатываются и перемещаются.
Что это значит для науки
QT45 предполагает, что саморепликация РНК могла начаться с меньшего количества материалов и более простых процессов. Это имеет последствия для:
- Планирование полевых исследований: При поиске примитивных репликаторов отдавайте приоритет ледяным или флуктуирующим термическим средам.
- Логистика для удаленной научной деятел
