Жизнь на Земле могла быть другой: японские ученые нашли миллионы альтернатив для ДНК

Источник материала:

Молекулярные биологи из Японии открыли свыше миллиона стабильных форм для передачи генетической информации. Каждая из них может полностью заменить ДНК и рибонуклеиновые кислоты (РНК) или дать начало новым формам жизни. Об этом сообщает ТАСС со ссылкой на Journal of Chemical Information and Modeling.

«В природе существует два типа нуклеиновых кислот, а также примерно 20−30 веществ, которые могут соединяться с отдельными нуклеотидами. Мы хотели узнать, существует ли хотя бы одна альтернатива для ДНК и РНК. Оказалось, что их намного больше, чем можно было предположить», — рассказал один из авторов работы, Джим Кливс из Токийского технологического института (Япония).

По общепринятой теории «РНК-мира», первые живые организмы на Земле были устроены совсем не так, как их современные потомки. Роль белков и ДНК в них играли молекулы РНК, которые одновременно хранили в себе генетическую информацию и ускоряли различные химические реакции.

Впоследствии эти задачи на себя взяли два разных типа молекул. Эволюционисты до сих пор не могут прийти к единому выводу по поводу того, почему это произошло. В последние годы биологи и химики активно экспериментируют с различными короткими молекулами РНК и альтернативными «буквами» ДНК, пытаясь воспроизвести процесс зарождения жизни в лаборатории и понять, что заставило древнейших обитателей планеты перейти на новую форму хранения и записи информации.

Кливс и его коллеги провели один из самых масштабных экспериментов такого рода, просчитав стабильность огромного числа молекул, внешне похожих по своему облику на молекулы ДНК и РНК, но радикально иных по химическому составу и структуре.

Альтернативная эволюция

Как и буквы ДНК и РНК, отдельные звенья этих цепочек состояли из двух компонентов — молекулы сахара или другого углеводорода, а также азотистого основания, углеводородной ароматической молекулы, внутрь которой был встроен один или несколько атомов азота.​​​​​

Варьируя их структуру и состав, ученые просчитывали стабильность и другие свойства цепочек, которые были собраны из подобных альтернативных форм нуклеотидов. Далее исследователи сравнивали эти показатели с аналогичными характеристиками двух главных молекул жизни.

Результаты этих расчетов Кливс и его команда объединили в своеобразную карту островков стабильности. На ней можно увидеть, какие варианты альтернатив для ДНК и РНК ближе всего к ним по своим свойствам.

Эта карта указала на удивительную вещь — огромное число подобных молекул, свыше 1,15 млн вариаций, оказались не менее стабильными, чем две существующие молекулы жизни. Многие из них, как отмечают исследователи, были совершенно не похожи по своей структуре на ДНК и РНК, но при этом они напоминали многие противовирусные лекарства, которые могут присоединяться к геному патогена, в том числе и ВИЧ, и блокировать его чтение.

Что интересно, ученые до этого знали меньше чем об 1% этих веществ. Кроме того, всех их не изучали с точки зрения происхождения жизни и поиска альтернатив для ДНК и РНК. Дальнейшие опыты с этими аналогами молекул жизни, как надеются ученые, не только помогут эволюционистам понять, почему жизнь перешла с РНК на ДНК, но и найти новые, более эффективные лекарства от вирусных инфекций.