Исследователи из Токийского университета впервые смогли создать молекулу РНК, которая реплицируется, диверсифицируется и усложняется в соответствии с дарвиновской эволюцией. Это дало первое эмпирическое свидетельство того, что простые биологические молекулы могут привести к возникновению сложных систем, похожих на живые.
В жизни много больших вопросов, не последним из которых является вопрос о том, откуда мы пришли? Возможно, вы видели футболки с изображениями, превращающимися из обезьяны в человека (в усталого офисного работника). Но как насчет перехода от простой молекулы к сложной клетке и к обезьяне? В течение нескольких десятилетий одна из гипотез заключалась в том, что молекулы РНК (которые жизненно важны для клеточных функций) существовали на примитивной Земле, возможно, с белками и другими биологическими молекулами . Затем около 4 миллиардов лет назад они начали самовоспроизводиться и развиваться из простой одиночной молекулы в разнообразные сложные молекулы. Это постепенное изменение, возможно, в конечном итоге привело к возникновению жизни, какой мы ее знаем, — прекрасного множества животных, растений и всего, что между ними.
Хотя по поводу этой теории было много дискуссий, было трудно физически создать такие системы репликации РНК. Однако в исследовании, опубликованном в журнале Nature Communications , ассистент проекта профессор Рё Мизуучи и профессор Нориказу Ичихаси из Высшей школы искусств и наук Токийского университета и их команда объясняют, как они провели эксперимент по долгосрочной репликации РНК в в котором они стали свидетелями перехода от химической системы к биологической сложности.
Команда была действительно взволнована увиденным. «Мы обнаружили, что отдельные виды РНК превратились в сложную систему репликации: сеть репликаторов, состоящую из пяти типов РНК с разнообразными взаимодействиями, что подтверждает правдоподобие давно предполагаемого сценария эволюционного перехода», — сказал Мизуути.
По сравнению с предыдущими эмпирическими исследованиями этот новый результат является новым, поскольку команда использовала уникальную систему репликации РНК, которая может подвергаться дарвиновской эволюции, т. е. самовоспроизводящемуся процессу непрерывных изменений, основанному на мутациях и естественном отборе , который позволил проявиться различным характеристикам. и те, которые были приспособлены к окружающей среде, чтобы выжить.
«Честно говоря, мы изначально сомневались, что такие разнообразные РНК могут эволюционировать и сосуществовать», — прокомментировал Мизуути. «В эволюционной биологии «принцип конкурентного исключения» утверждает, что более чем один вид не может сосуществовать, если они конкурируют за одни и те же ресурсы. Это означает, что молекулы должны установить способ использования различных ресурсов один за другим для устойчивого разнообразия. просто молекулы, поэтому мы задались вопросом, возможно ли, чтобы неживые химические виды спонтанно развивали такие инновации».
Так, что дальше? По словам Мизуути, «простота нашей системы молекулярной репликации по сравнению с биологическими организмами позволяет нам исследовать эволюционные явления с беспрецедентным разрешением. Эволюция сложности, наблюдаемая в нашем эксперименте, — это только начало. живые системы».
Конечно, остается еще много вопросов, на которые нужно ответить, но это исследование предоставило дальнейшее эмпирическое понимание возможного эволюционного пути, который мог пройти ранний репликатор РНК на примитивной Земле. Как сказал Мизуути: «Результаты могут стать ключом к ответу на главный вопрос, который люди задавали на протяжении тысячелетий — каково происхождение жизни?»
«Эволюционный переход от одного РНК-репликатора к множественной сети репликаторов» опубликован в Nature Communications.
