РНК-мир и гидротермальные источники

Одной из основных неразрешённых научных проблем является происхождение жизни. Высказанная 60 лет назад идея о «мире РНК» [1] до сих пор остаётся одной из основных: РНК может быть как носителем информации, так и образовывать сложную вторичную и третичную структуры, проявляя таким образом каталитические свойства (за это открытие была присуждена Нобелевская премия [2]).

Одним из вопросов гипотезы мира РНК является проблема разделения нитей РНК (Фиг. 2). В живых организмах этим занимаются хеликазы. Температура плавления дуплекса (двухнитевой молекулы РНК) достаточно высока.

Необходимость создания для репликации РНК специфических условий удаётся частично объяснить с помощью глиняного субстрата [3]; проблему разделения нитей РНК, возможно, удастся объяснить с помощью переменных условий в гидротермальных источниках (аналогично условиям в ПЦР-амплификаторе). Образование сложных конформаций РНК можно объяснить как воздействием УФ-излучения, так и достаточным количеством времени для возникновения нужной конформации.

На возможное участие гидротермальных источников указывает и то, что другой необходимый компонент жизни – липиды – также может в них образовываться в реакции Фишера-Тропша [5, 6].

Однако до сих пор самоподдерживающуюся репликацию РНК удалось провести только с существенными ограничениями, с ограниченной возможностью передавать наследуемую информацию (таковые РНК неспособны к неограниченному усложнению, а следовательно, и к эволюции).

Этому факту есть три возможных объяснения:

– РНК способны к самоподдерживающейся репликации, однако нам ещё предстоит найти условия и РНК, способную к этому процессу;

– изолированные РНК неспособны к этому процессу и требуется помощь других молекул;

– репликация РНК вообще не была основой эволюции жизни на этапе её зарождения [4].

1. Rich, A. (1962) Horizons in Biochemistry, Academic Press, New York, United States

2. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1989/summary/

3. Marco Franchi, Enzo Gallori: A surface-mediated origin of the RNA world: biogenic activities of clay-adsorbed RNA molecules, https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378111904006699

4. Kristian Le Vay, Hannes Mutschler: The difficult case of an RNA-only origin of life, https://portlandpress.com/emergtoplifesci/article/3/5/469/220563/The-difficult-case-of-an-RNA-only-origin-of-life

5. J. Oró, G. Holzer, M. Rao, T. G. Tornabene: Membrane Lipids and the Origin of Life, https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-94-009-8420-2_42

6. Thomas M. McCollom, Gilles Ritter, Bernd R. T. Simoneit: Lipid Synthesis Under Hydrothermal Conditions by Fischer- Tropsch-Type Reaction, https://link.springer.com/article/10.1023/A:1006592502746