Изследователи са открили, че РНК – решаваща молекула, за която се смята, че потенциално е носила инструкциите на живота преди появата на ДНК – може да благоприятства създаването на градивните елементи на протеини в лява или дясна форма. Това откритие може да предостави ценни улики за произхода на живота.
Загадката на молекулярната ориентация на живота
Протеините са основни молекули във всички живи организми, обслужващи функции от структурни компоненти - от коса до ензими, които ускоряват или регулират химичните реакции.
Подобно на това как 26-те букви от азбуката се комбинират, за да образуват безброй думи, животът използва 20 различни аминокиселини в огромен набор от подредби, за да създаде милиони различни протеини.
Някои аминокиселини съществуват в две огледални форми, като лява и дясна ръкавица, но животът използва предимно лявата разновидност – феномен, известен като хомохиралност.
Учените са озадачени защо животът предпочита леви аминокиселини пред десни, особено след като животът, базиран на дясно ориентирани аминокиселини, вероятно ще функционира също толкова добре.
Изследване на хипотезата за "РНК-свят"
ДНК съдържа инструкциите за изграждане и поддържане на живи организми, но е сложна и специализирана. Тя "възлага" на подизпълнители работата по четене на инструкции към РНК молекули и изграждане на протеини към рибозоми.
Поради сложността на ДНК, учените предполагат, че по-проста молекула я е предшествала преди милиарди години по време на ранната еволюция на живота. РНК, способна както да съхранява генетична информация, така и да изгражда протеини, е водещ кандидат, поставен в основата на хипотезата за "РНК света".
Ако тази хипотеза е вярна, може би има нещо в РНК, което дава предимство на левите протеини пред десни.
Новото изследване обаче не подкрепи тази идея, задълбочавайки мистерията защо животът предпочиташе лявоориентираните протеини.
Ролята на еволюционния натиск
В експеримента се тестват РНК молекули, които действат като ензими за изграждане на протеини, наречени рибозими.
"Експериментът показа, че рибозимите могат да благоприятстват както аминокиселини с лява, така и дясна ориентация, което показва, че РНК-световете общо взето нямат непременно силно пристрастие към формата на аминокиселините, които наблюдаваме в биологията сега", обяснява съавторът Ирен Чън (Irene Chen), учен от Калифорнийския университет в Лос Анджелис (UCLA).
При симулиране на потенциалните условия на ранната Земя за РНК-света, изследователите инкубират разтвор, съдържащ рибозими и прекурсори на аминокиселини, за да наблюдават относителните проценти на произведените десни и леви аминокиселини фенилаланин.
Те проверяват 15 различни рибозимни комбинации и откриват, че рибозимите могат да благоприятстват както лявата, така и дясната аминокиселина. Тази липса на присъщо предпочитание оспорва идеята, че ранният живот е бил предразположен към избор на леви аминокиселини, които доминират в съвременните протеини.
"Констатациите предполагат, че евентуалната хомохиралност на живота може да не е резултат от химически детерминизъм, а може да се е появила чрез по-късен еволюционен натиск", коментира съавторът Алберто Васкес-Салазар (Alberto Vázquez-Salazar), постдокторант на UCLA и член на изследователската група на Чън.
Последици за разбирането на произхода на живота
Пребиотичната история на Земята предшества най-старите фосилни записи, те са изтрити от тектониката на плочите – бавното движение на земната кора.
През това време планетата вероятно е била бомбардирана от астероиди, които може да са доставили някои от градивните елементи на живота, като аминокиселини. Наред с химическите експерименти, други изследователи на произхода на живота изследват молекулярните свидетелства от метеорити и астероиди.
"Разбирането на химичните свойства на живота ни помага да знаем какво да търсим в опитите з намиране на живот в Слънчевата система", отбелязва съавторът на изследването Джейсън Дуоркин (Jason Dworkin), старши учен по астробиология в Центъра за космически полети Годард на НАСА в Грийнбелт, Мериленд и директор на астробиологичната аналитична лаборатория на Годард. Дуоркин е и учен по проекта в мисията OSIRIS-REx на НАСА, която извлича проби от астероида Бену и ги доставя на Земята.
"Ние анализираме проби от OSIRIS-REx за хиралност (ляво-дясна ориентация) на отделни аминокиселини и в бъдеще проби от Марс също ще бъдат тествани в лаборатории за доказателства за живот, включително рибозими и протеини."
Това откритие обаче още усложнява разбирането ни за молекулярните ориентации на живота, предполагайки, че хомохиралността може да не е резултат от първоначалните химични условия, а може да се е развила поради еволюционни фактори.
Констатациите подтикват към по-нататъшни изследвания на произхода на живота и могат да повлияят на начина, по който учените търсят живот извън Земята.
Справка: Kenchel, J., Vázquez-Salazar, A., Wells, R. et al. Prebiotic chiral transfer from self-aminoacylating ribozymes may favor either handedness. Nat Commun 15, 7980 (2024). https://doi.org/10.1038/s41467-024-52362-x
Източник: Life’s molecular orientation: New discovery deepens the mystery, Earth.com
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари