Защо ДНК използва тимин, въпреки уязвимостта му към UV увреждане

Ваня Милева Последна промяна на 13 октомври 2026 в 00:00 4285 0

картина на ранната Земя

Кредит NASA/Peter Sawyer
Дали химическите градивни елементи на живота са се образували и сглобили изцяло на Земята или някои са били доставени на нашата планета от другаде чрез метеорити и по-късно са били включени в ранните генетични системи?

→Учените отдавна се стремят да разберат какво е помогнало да се развие сложният живот. Остава неясно как биологичните системи не само са се формирали, но и са оцелели и са се запазили в екстремните условия на враждебния климат на първичната Земя. Сега изследователи от Тексаския университет A&M използват технологии, базирани на светлина, за да открият нови улики, които да помогнат за решаването на тази еволюционна загадка.

Новите прозрения екип от Тексаския университет, ръководен от Петер Ренцепис (Peter Rentzepis), професор в катедрата по електротехника и компютърно инженерство, за развитието на молекулярната еволюция, публикувани в Proceedings of the National Academy of Sciences.

Разплитането на десетилетен пъзел

Когато се е образувал сложният живот, ДНК се е превърнала в основния биологичен код, различавайки се от едноверижната РНК. Когато това се е случило, химично вещество, наречено тимин, е заменило урацила като един от основните градивни елементи на молекулата.

DNA vs RNA

Разлика между ДНК и РНК. Кредит: Wikimedia Commons

Тази промяна обаче отдавна озадачава учените, тъй като тиминът е по-податлив на ултравиолетови (UV) увреждания. Това очевидно би го направило лош заместител в условията на ранната Земя, където липсата на защитен озонов слой е излагала формите на живот на екстремна UV радиация от слънцето. Очевидният парадокс подтикнал екипа на Ренцепис да проучи защо Майката Природа е направила такъв неудобен избор.

Екипът започва проучване, сравняващо тимин и урацил при контролирани UV условия, предназначени да имитират интензивната радиационна среда на първичната Земя. Използвайки биофотониката - интердисциплинарна област, която използва светлинно-базирани спектроскопски методи, включително абсорбционна, флуоресцентна и Раманова спектроскопия - за анализ на молекулите, те направиха значително откритие.

"Открихме, че тиминът е склонен да насочва UV уврежданията в по-обратима форма, което предполага, че ранните генетични молекули може да са оцелели след интензивна слънчева светлина не като са избягвали уврежданията, а като са ги контролирали и са улеснявали самовъзстановяването им", разказва съавторът Хош Абади (Khosh Abady).

"В този смисъл, тиминът може да е действал като молекулярен слънцезащитен крем, абсорбирайки вредната UV енергия и ограничавайки щетите до генетичните основи, вместо да им позволява да увредят по-уязвимите части на молекулата."

Схематично представяне на механизмите на образуване на UV-индуциран CPD и (6-4) тиминови фотопродукти.Схематично представяне на механизмите на образуване на UV-индуциран CPD и (6-4) тиминови фотопродукти. Кредит: Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2615278123

Микроскопско откритие, големи последици

Научните последици от това откритие се простират до различни области на изследване, тъй като изследователите продължават да научават повече за това кои сме ние и откъде идваме.

Разработените от екипа измервания също така установяват нова референтна рамка, която евентуално би могла да подпомогне изследвания като откриване на патогени и проверка дали системите за UV дезинфекция работят правилно.

"Различните спектрални сигнатури, които измерихме, биха могли да подпомогнат приложенията за по-бързо и по-чувствително откриване на патогени и за наблюдение дали UV дезинфекцията е ефективно инактивирала микроорганизмите, особено в системите за пречистване на вода", отбелязва Хош Абади.

Задават се още отговори на хоризонта

В бъдеще Ренцепис и неговият екип планират да разширят тази работа до по-ранен етап от развитието на живота, изследвайки силите, които са довели до образуването на тимин, урацил и други компоненти на ранните генетични системи.

"Надяваме се да проучим дали химическите градивни елементи на живота са се образували и сглобили изцяло на Земята или някои са били доставени на нашата планета от другаде чрез метеорити и по-късно са били включени в ранните генетични системи", обяснява Хош Абади.

Справка: Keyvan Khosh Abady et al., UV photodamage pathways and the evolutionary selection of thymine over uracil in early genetic systems, Proceedings of the National Academy of Sciences (2026). DOI: 10.1073/pnas.2615278123

Източник: 'Molecular sunscreen' may explain why DNA uses thymine despite its vulnerability to UV damage, Amy Leifeste, Texas A&M University

Виж още за:
    Най-важното
    Всички новини

    Още от Животът

    Коментари

    За писането на коментар е необходима регистрация.
    Моля, регистрирайте се от TУК!
    Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!

    Няма коментари към тази новина !