Хіміки відтворили приєднання амінокислот до РНК в умовах ранньої Землі. Це перший крок для зародження життя

02.09.2025, 13:51 nauka.ua

Хіміки відтворили ключовий крок у зародженні життя в умовах ранньої Землі: приєднання амінокислот до РНК, яке потрібне для побудови білків. На відміну від попередніх підходів, вони не використовували складних каталізаторів або сполук, які були рідкісними в тогочасних океанах. Вивчення цього процесу допоможе науковцям краще зрозуміти, як виникло життя на Землі та що потрібно для його появи на інших планетах. Дослідження опублікували в журналі Nature.

Процес приєднання амінокислот до РНК у живих організмах (a) і відтворений науковцями в лабораторії (b). Nature

Більшість науковців схиляється до того, що перші живі організми на Землі з’явилися через поєднання між собою простих органічних речовин, які були наявні в так званому «первинному бульйоні». Згідно з одними теоріями, ці органічні сполуки принесли на Землю астероїди, на кшталт Бенну. Однак більше підтримки мають теорії, що в умовах теплих океанів і під впливом спонтанних електричних розрядів органічні сполуки утворилися з розчинених у воді неорганічних солей.

Утім науковці не певні щодо того, як саме ці прості органічні сполуки склалися хоча б в одноклітинні організми, не кажучи вже про багатоклітинні. Згідно з «теорією РНК-світу», основою для їх побудови могла би бути РНК, яка не лише є носієм генетичного матеріалу, але й може каталізувати реакції зі створення білків, а ті вже є основними будівельними блоками для всього живого. Щоб дослідити побудову білків на РНК і можливість зародження життя таким чином, науковці Університетського коледжу Лондона симулювали умови ранньої Землі в лабораторії.

У своїй роботі науковці шукали спосіб активувати будівельні блоки білків — амінокислоти, щоб вони зв’язувалися з РНК, а не самі з собою. У живих організмах цю роботу виконують ферменти, але в умовах «первинного бульйону» їх ще не існувало. Тому хіміки звернули увагу на інші сполуки — тіоетери, які містять чотири з шести ключових для життя хімічних елементів: сірку, вуглець, водень і кисень.

Як виявилося, після зв’язування з амінокислотами ці сполуки сприяли приєднанню їх до РНК під дією простого неорганічного каталізатора. У першому експерименті науковцям не вдалося досягти специфічного зв’язування РНК з амінокислотами, тобто приєднання їх до того кінця РНК, до якого вони приєднуються у живих організмах. Однак коли дослідники протестували ту ж реакцію на дволанцюговій молекулі РНК, то побачили формування структур, подібних на транспортну РНК, яка залучена в синтезі білків у клітинах.

Поки науковцям вдалося відтворити лише перший етап складного процесу синтезу білків, який відбувається в клітинах живих організмах. Однак вони отримали підтвердження того, що за відсутності ферментів або інших елементів живих клітин цей процес все ж може відбуватися. У майбутньому дослідники сподіваються перевірити, чи можуть в таких умовах амінокислоти зв’язуватися з конкретними послідовностями РНК. Якщо так, то це підтвердить теорію про те, як з’явився генетичний код, який у всіх живих організмів є шаблоном для побудови білків, без яких життя неможливе. Крім того, якщо тіоетери дійсно були ключовими для утворення перших білків на Землі, то вони можуть бути маркерами живих організмів на інших планетах.

🧪 Хоча ключовими елементами для життя вважають вуглець, кисень і водень, науковці з’ясували, що без кремнію воно могло б не з’явитися, адже цей елемент посприяв формуванню примітивних клітин.

🦠 А клітини перших живих організмів на Землі могли не мати визначеної форми, адже були позбавлені клітинної стінки, як деякі сучасні бактерії, що живуть в екстремальних умовах.

📖 І хоча деякі органічні сполуки ми звикли сприймати, як неодмінні ознаки живого, астрономи досі сумніваються, що виявлення їх на екзопланетах є свідченням позаземного життя. Чому так — читайте в матеріалі «Сліди життя чи статистичний шум?».

Читати повністю…