Ученые Института биологических исследований Солка обнаружили доказательства гипотезы РНК-мира, согласно которой ключевым предшественником живых клеток стали самовоспроизводящиеся молекулы РНК. Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Биологи синтезировали рибозим — выполняющую ферментативные функции РНК-молекулу, которая способна создавать точные копии других фрагментов РНК, но при этом позволяет возникать новым вариантам молекул. Подобную роль выполняют белковые РНК-полимеразы, которые создают копии других РНК-цепочек.
До сих пор у большинства синтезированных в лаборатории рибозимных аналогов РНК-полимераз был фатальный недостаток, заключающийся в том, что они не были способны копировать последовательности с достаточно высокой точностью. Это бросало вызов гипотезе РНК-мира, которая утверждала, что именно РНК-молекулы брали на себя функции ДНК и белков до их появления.
В новой работе метод направленной эволюции позволил внести в рибозим мутации, которые позволили копировать РНК с более высокой точностью. В качестве мишени были использованы другие рибозимы типа hammerhead — самовоспроизводящиеся малые молекулы РНК. Рибозимальный аналог полимеразы не только точно копировал мишень, но со временем стали появляться другие варианты рибозимов типа hammerhead.
Новые варианты действовали аналогичным образом, что и оригинальные молекулы, однако они реплицировали себя с большей эффективностью, что повысило их эволюционную приспособленность и привело к тому, что они в конечном итоге стали доминировать над прежней популяцией.
