Образовательный сайт

Тaк, в кoнцe 1960-x, учeныe пытaются пoнять прoисxoждeниe жизни были рaздeлeны нa три группы. Нeкoтoрыe из ниx были убeждeны, чтo жизнь нaчaлaсь с фoрмирoвaния примитивный вaриaнт биoлoгичeскиx клeтoк. Другиe считaли, чтo oдним из нaибoлee вaжным пeрвым шaгoм являeтся систeмa мeтaбoлизмa, a трeтий с aкцeнтoм нa вaжнoсть гeнeтики, и рeпликaция. Этa пoслeдняя группa нaчaл прикидывaть, кaк быть в сoстoянии, чтoбы увидeть пeрвый Рeпликaтoр, кoтoрый пoдрaзумeвaeт, чтo oнa былa сдeлaнa из РНК.

Пeрвaя чaсть: кaк сдeлaть клeтку?

Чaсть втoрaя: рaздeлeниe в ряды исслeдoвaтeлeй

Ужe в 1960-e гoды, исслeдoвaтeли имeют oснoвaния пoлaгaть, чтo РНК являeтся истoчникoм всякoй жизни.

В чaстнoсти, РНК мoжeт сдeлaть чтo-тo тaм ДНК. Этo oднoнитeвыe мoлeкулы, пoэтoму, в oтличиe oт жeсткoй, двуxцeпoчeчнoй ДНК, oн мoжeт стaвить сeбя в рaзличныe фoрмы.

Пoxoжиe нa oригaми, склaдывaния РНК, в oбщeм, нaпoминaeт пoвeдeниe бeлки. Бeлки тaкжe являются в oснoвнoм длинныe цeпoчки тoлькo aминoкислoты, a нe нуклeoтидoв, и этo дaeт им вoзмoжнoсть сoздaвaть слoжныe кoнструкции.

Этo ключ к удивитeльнoй спoсoбнoсти бeлкoв. Нeкoтoрыe из ниx мoгут ускoрить или «кaтaлизирoвaть xимичeскиe рeaкции. Эти прoтeины, извeстныe кaк энзимы.

Мнoгиe фeрмeнты, кoтoрыe можно найти, как у вас в кишечнике, где они распадаются сложные молекулы пищи на простые сахара, которые могут использовать ваши клетки. Без ферментов жизнь невозможна.

Лесли Оргел и Фрэнсис крик начали что-то подозревать. Если РНК может быть сложены в качестве белка, возможно, это может служить ферменты? Если бы это было правдой, то РНК может быть правдой — и универсальный — живая молекула, которая хранит информацию, как это сейчас делает ДНК и катализирует реакции, как белки.

Это была хорошая идея, но в десять лет она не получала никакой документации.

Томас Чех 2007,

Томас Чех родился и вырос в Айове. В детстве он был очарован пород и минералов. И в средней школе, он обратился в местный университет и постучал в дверь к геологам с просьбой дисплей модели минеральных структур.

Но, в конце концов, он был биохимиком и сосредоточился на РНК.

В начале 1980-х годов Чех и его коллеги из Университета Колорадо в боулдере, изучал одноклеточного организма Tetrahymena thermophila. Часть клеточного механизма предполагает РНК-цепочки. Чех обнаружил, что один сегмент РНК в той или иной мере был отделен от остальных, как бы, резать ножницами.

Когда исследователи убрали все ферменты и другие молекулы, которые могут функционировать как молекулярные ножницы, РНК, продолжают производиться. Они обнаружили, что первый фермент РНК: короткий участок РНК, который способен оторваться от длинной цепи, которая является частью.

В Чехии был опубликован в 1982 году. В следующем году другая группа исследователей обнаружила еще один фермент, РНК, «ribasim» (сокращение от «рибонуклеиновая кислота» и «энзим», фермент). Обнаружение двух ферментов, РНК, и по одному, отметили, что их должно быть намного больше. И поэтому идея жизни, начиная с РНК начали выглядеть респектабельно.

Но имя этой идеи дал Уолтер Гилберт из Гарвардского университета в Кембридже, штат Массачусетс. Как физик, поклонник молекулярной биологии, Гилберт был одним из первых сторонников секвенирования генома человека.

В 1986 году написал Гилберт в природе, что жизнь началась в «мире РНК».

Первый этап развития, заявил Гилберт, который состоял из «молекул РНК, выполняющие каталитическую деятельность нужно строить в бульон нуклеотидов». Копирование и вставка разных кусочков РНК вместе, молекулы РНК могут иметь более полезной последовательности. Наконец, они нашли путь к созданию белков и белков-ферментов, которые были так полезны, что в значительной степени заменены версии РНК и породило к жизни у нас.

«Мир РНК» — это элегантный способ собрать сложную жизнь с нуля. Вместо того, чтобы полагаться на одновременное образование нескольких десятков биологических молекул из «первичного бульона», «один за всех» молекулы, которые могут делать всю работу.

В 2000 году гипотезу «мира РНК» был большой частью документации.

Рибосома производит белки

Томас Steitz потратил 30 лет на изучение структуры молекул в живых клетках. В 1990-е годы он посвятил себя серьезную задачу-выяснить структуру рибосом.

Рибосомы находятся в каждой живой клетке. Эта огромная молекула прочитайте инструкцию в РНК и строит аминокислот для выработки белков. Рибосомы в клетках и построили большую часть вашего тела.

Было известно, что рибосома содержит РНК. Но в 2000 году команда подготовила детальное представление о структуре рибосомы, которые показали, что РНК была каталитическое ядро рибосомы.

Это было важно, так как рибосома имеет основополагающее значение для жизни, и она очень старая. Тот факт, что эта важная машина была построена на РНК, сделал гипотеза «мира РНК» еще более достоверной.

Сторонники «мира РНК» победил, и в 2009 году, кнтс получил Нобелевскую премию. Но с тех пор ученые начали сомневаться. С самого начала идея «мира РНК» было две проблемы. РНК может фактически выполнять все функции сама жизнь? Если бы она могла быть раньше на Земле?

Это было 30 лет назад, как Гилберт заложены основы для «мира РНК», а мы все еще не нашли четких доказательств того, что РНК может делать все, что требует ее теории. Адепт представляет собой небольшую молекулу, но это не может быть в состоянии сделать все.

Одно было ясно. Если жизнь началась с молекул РНК, РНК должны были уметь делать копии самой себя: она должна быть самовоспроизводящимися, самовоспроизводящихся.

Но ни один из известных РНК не может реплицироваться. Как с ДНК. Им нужен батальон ферментов и других молекул, чтобы сделать копию или кусок РНК или ДНК.

Таким образом, в конце 1980-х гг. некоторые исследователи стали очень донкихотских поисках. Они решили создать самовоспроизводящихся только РНК.

Джек Шостак

Джек Шостак из Гарвардской школы медицины, был одним из первых, кто принял в нем участие. В детстве он был очарован химией, что сделал лабораторию в подвале своего дома. Игнорированием его собственной безопасности, когда он сам вызвал взрыв, затем потолок застрял в стекле.

В начале 1980-х годов Шостак помог показать, как гены, чтобы защитить себя от процесса старения. Это довольно ранних исследований, которые в итоге принесли ему Нобелевскую премию. Но вскоре он восхищался ферментов, РНК Чеха. «Я думал, что эта работа является непревзойденным», — говорит он. «В принципе, возможно, что РНК катализирует свое собственное воспроизводство».

В 1988 году, Чех нашел РНК фермент, который можно построить короткие молекулы РНК длиной 10 нуклеотидов. Шостак решил улучшить обнаружение, для производства новых ферментов с РНК в лаборатории. Его команда создала набор случайных последовательностей и проверил, может ли хоть один из их каталитической способности. Так они взяли эти последовательности, переделывали и снова проверяют.

После 10 раундов таких действий Шостак сделал фермента РНК, что ускоряет реакцию семи миллионов раз. Он показал, что РНК-ферменты, которые могут быть очень сильным. Но фермент не может размножиться немного. Шостак зашли в тупик.

Может быть, жизнь не начинается с РНК

Следующий большой шаг был сделан в 2001 году бывший студент Шостак и Дэвид Бартел из Массачусетского технологического института в Кембридже. Бартель сделала РНК фермент Р18, которая может лишь добавлять новые нуклеотиды в РНК цепь, которая на основе существующего шаблона. Другими словами, добавил он без случайных нуклеотидов: он правильно скопировал последовательности.

В то время как это не было cameralocation, но что-то похожее. Р18 состояла из цепочки из 189 нуклеотидов и надежно добавить 11 нуклеотидов в цепи: 6% его длины. Надежда была, что несколько щипков даст ему возможность строить цепочку длиной до 189 нуклеотидов — как и он сам.

Лучшее, что было сделано, изначально принадлежала Филиппу, что он страдал еще большее разочарование в 2011 году из лаборатории молекулярной биологии в Кембридже. Его команда создала модифицированную Р18 называется tC19Z, которая скопирована последовательность до 95 нуклеотидов в длину. Это составляет 48% от его длины: более Р18, но не 100%.

Альтернативный подход был предложен Джеральд Джойс и Трейси Линкольн Института СКРИППСА в Ла-ХОЙЯ, Калифорния. В 2009 году они создали фермент РНК, которая косвенно распространяются. Их фермент объединяет два коротких куска РНК для создания второго фермента. Затем объединяет два других вида РНК, чтобы воссоздать первоначальный фермента.

При доступности сырья этот простой цикл можно продолжать до бесконечности. Но ферменты работали только тогда, когда они были наделены правом цепочку РНК, что должен был сделать Джойса и Линкольн.

Для многих ученых, которые скептически относятся к «миру РНК», отсутствие самовоспроизводящихся РНК является фатальной проблемой для этой гипотезы. РНК, которая, видимо, просто не может взять и начать жизнь.

Проблема усугубляется отсутствием химиков в попытке создать РНК с нуля. Похоже, что одной молекулы по отношению к ДНК, но делает это крайне сложно.

Проблема кроется в Сахаре, и причины, которые составляют каждый нуклеотид. Вы можете сделать каждого из них в отдельности, но они упорно отказываются общаться. В начале 1990-х годов явно проблемы. Многие биологи подозревают, что гипотеза «мира РНК», несмотря на обращение, может быть не совсем так.

Вместо этого, возможно, ранней Земли была второй Тип молекулы: что-то проще, чем РНК, которые действительно могли бы поднять себя из оригинального супа и начинает размножаться. Во-первых там могут быть молекулы, которые затем привели к РНК, ДНК, и другие.

ДНК вряд ли будет сформирована на ранней Земле

В 1991 году Питер Нильсен из Копенгагенского университета в Дании придумали кандидат в первичный Репликатор.

Фактически оно представляет собой сильно модифицированную версию ДНК. Нильсен сохранила те же самые основания — А, Т, Ц И Г присутствуют в ДНК, но основная цепь молекул, которые называются полиамидов, не от сахара, который также может быть найден в ДНК. Он назвал новую молекулу, полиамидные нуклеиновые кислоты, или ПНА. Необъяснимо, когда она была известна как пептидные нуклеиновые кислоты.

ПНК никогда не встречались в природе. Но она действует почти как ДНК. Цепи ПНК, даже может занять место в одной из цепочек молекулы ДНК, а база приятель, как обычно. Кроме того, ПНК могут скручиваться в двойную спираль, вроде ДНК.

Стэнли Миллер был очарован. Глубокий скепсис в отношении РНК-мира, он подозревал, что ncp был гораздо более вероятный кандидат для первого генетического материала.

В 2000, он сделал несколько самоочевидности. К тому времени ему 70, и он перенес несколько инсультов, которые могли бы отправить его в дом престарелых, но не сдаваться. Он повторил свой классический эксперимент, как мы обсуждали в первой главе, на этот раз с помощью метан, азот, аммиак и воду — и получили на основе полиамида ПНК.

Это должно предположить, что ПНА, в отличие от РНК, могли образоваться началом Земли.

Лечение молекулы-нуклеиновые кислоты

Другие химики придумали альтернативный нуклеиновых кислот.

В 2000 году Альберт Asanother сделаны лечении нуклеиновых кислот (ТНК). Это же ДНК, но с другой на основе сахара. Цепи ТНК могут образовывать двойную спираль и информация копируется в обоих направлениях между РНК и ТНК.

Кроме того, ПНС могут быть в комплексной форме, и даже контакт с белком. Это говорит о том, что ТНК могут выступать в качестве фермента, который является РНК.

В 2005 году Эрик сделал Megges гликоль-нуклеиновая кислота, которая может образовывать цилиндрические структуры.

Каждый из этих альтернативных нуклеиновых кислот имеет своих сторонников. Но никаких следов их в дикой природе не найти, так что если жизнь действительно использовали их в то время, что ей придется полностью отказаться от них в пользу РНК и ДНК. Это может быть верно, но нет никаких доказательств.

В результате, в середине 2000-х годах сторонники мира РНК стоял перед дилеммой.

С одной стороны, РНК, ферменты существовали, и входит одна из наиболее важных частей биологической инженерии, рибосомы. Хорошо.

Но самовоспроизводящихся РНК не может быть найден, и никто не мог понять, как образуется информационная РНК в первичном бульоне. Альтернативные нуклеиновых кислот, которые могут решить эту проблему, но нет никаких доказательств, что они существовали в природе. Не очень хорошо.

Очевидный вывод: «мир РНК», несмотря на свою привлекательность, является мифом.

В то же время, начиная с 1980-х годов постепенно приобрел землю, второй теории. Ее сторонники утверждают, что жизнь началась с РНК, ДНК или другого генетического материала. Вместо этого он начал с механизма потребления энергии.

Жизнь нуждается в энергии, чтобы остаться в живых.

Сиквел будет.

Тайна появления жизни на Земле. Часть третья: поиск первого Репликатора
Илья Весь