Ученые ответили на ключевой вопрос о происхождении жизни
Немецкие биологи экспериментально доказали, что молекулы транспортной РНК могли стать главным элементом в эволюции ранних форм жизни. При определенных условиях они способны собираться в функциональные единицы, воспроизводящие генетическую информацию в геометрической прогрессии. Результаты исследования опубликованы в журнале eLIfe.
Жизнь, как мы ее знаем, основана на сложной сети взаимодействий в биологических клетках, реализующих передачу генетической информации от нуклеиновых кислот к белкам. Этот процесс универсален для всех без исключения клеточных организмов, он лежит в основе биосинтеза макромолекул.
Передача генетической информации осуществляется последовательно: сначала от ДНК к РНК (этот процесс называется транскрипцией), а затем на матрице РНК реализуется синтез белка (трансляция). В операции, известной как репликация, белки дублируют генетическую информацию, закодированную в молекулах ДНК и хранящуюся в ядре клетки, распределяют ее поровну между двумя дочерними клетками во время деления, и процесс повторяется.
Парадокс центральной догмы молекулярной биологии заключается в том, что уже на первом этапе в качестве катализаторов транскрипции выступают сложные белковые соединения – ферменты: в определенном участке двойная спираль ДНК под действием ферментов раскручивается, и одна из цепочек становится матрицей для построения так называемой матричной, или информационной РНК (мРНК), которая потом участвует в трансляции.
То есть, и на молекулярном уровне встает извечный вопрос о происхождении жизни – что было первично – яйцо или курица: белки необходимы для передачи генетической информации, но сам их синтез зависит от транскрипции.
Биологи из Мюнхенского университета имени Людвига и Максимилиана впервые экспериментально доказали, что небольшие изменения в молекулах транспортной РНК (тРНК) позволяют им самостоятельно собираться в функциональную единицу, которая может воспроизводить информацию.
Таким образом, по мнению ученых, транспортная РНК, действующая как посредник между мРНК и белками, могла быть ключевым элементом в эволюции ранних форм жизни: молекулы тРНК могли автономно взаимодействовать между собой с образованием своего рода модуля репликации, способного экспоненциально реплицировать информацию.
«Наши исследования ранних форм молекулярной репликации и наше открытие связи между репликацией и трансляцией приближают нас к реконструкции происхождения жизни», – приводятся в пресс-релизе университета слова одного из авторов исследования Дитера Брауна (Dieter Braun).
Чтобы такая система заработала, нужна неравновесная среда для запуска соответствующих физических и химических процессов, считают ученые. Поэтому все их эксперименты включали повторяющуюся последовательность температурных колебаний.
Каждый эксперимент начинался с шаблона – информационной структуры, состоящей из двух типов центральных нуклеотидных последовательностей. Исследователи продемонстрировали, что при периодически меняющихся условиях шаблонная бинарная структура может многократно копироваться.
«Вполне вероятно, что такой механизм репликации имел место в гидротермальной микросистеме на ранней Земле», – говорит Браун.
В частности, по мнению авторов, благоприятная среда для таких реакционных циклов, могла сложиться в пористых породах на морском дне, где естественные колебания температуры связаны с конвекционными токами.
https://ria.ru/20210302/rnk-1599578290.html?in=t
Найдены древнейшие животные на Земле
Ученые-палеонтологи обнаружили окаменелости, напоминающие губки, в древних рифах, возраст которых составляет 890 миллионов лет. Если результаты будут подтверждены, это станет самой древней находкой многоклеточных живых организмов на Земле. Статья опубликована в журнале Nature.
Считается, что первые многоклеточные организмы, которых с уверенностью можно отнести к животным, появились на Земле примерно 635 миллионов лет назад, в эдиакарии – последнем геологическом периоде протерозоя. Речь идет о вендобионтах – загадочных радиально- и двусторонне-симметричных организмах, которые вели сидячий или малоподвижный образ жизни.
Однако, некоторые ученые считают, что первыми животными на Земле были губки – морские прикрепленные ко дну многоклеточные, которые и сегодня широко распространены по всему миру.
Хорошо сохранившиеся древнейшие ископаемые губки известны с кембрийского периода, начавшегося 541 миллион лет назад, однако филогенетический анализ и биомаркеры свидетельствуют о том, что губки существовали намного раньше, а в осадочных породах возрастом 750 миллионов лет ученые нашли кремниевые спикулы – элементы минерализованного скелета губок.
Канадский палеонтолог Элизабет Тернер (Elizabeth Turner) из Лаврентийского университета обнаружила окаменелости, чрезвычайно похожие по своей структуре на губки, в древних рифах на северо-западе Канады. Рифы относятся к бактериальным постройкам, сложены карбонатом кальция и имеют возраст 890 миллионов лет.
В образцах пород Тернер идентифицировала разветвленные сети трубчатых структур, минерализованных кальцитом – кристаллическим карбонатом кальция. Исследователь отметила, что эти структуры очень напоминают волокнистый скелет роговых губок, которые в наше время используют для производства губок для мытья.
Автор считает, что эти структуры могут быть окаменелыми останками роговых губок, которые жили на карбонатных рифах еще за 90 миллионов лет до того, как уровень кислорода на Земле повысился до концентраций, которые считаются необходимыми для поддержания жизни животных.
Если предположения ученого подтвердятся, выяснится, что эволюция ранних животных на нашей планете происходила независимо от оксигенации – насыщения атмосферы кислородом, а самые первые организмы смогли пережить самые суровые в истории Земли глобальные оледенения криогенового периода, которые произошли между 720 и 635 миллионами лет назад.
Судя по результатам микропетрографической реконструкции, древнейшая губка представляла собой прикрепленный червеобразный организм размером от первых миллиметров до сантиметра, который жил на поверхности или внутри рифов, построенных кальцифицирующими цианобактериями-фотосинтезаторами.
![Полина, иди на свет. [Следуйте за героем]](/uploads/covers/01/0101893f39e90dcc065d9b8c6a4f45610bdd52fc.jpg)
