Просто интересно... Опции

[ротный]

Биологи устроили РНК практикум по теории Дарвина
http://www.infox.ru/science/lab/2009...volution.phtml

Моделирование живых процессов
Биоинженеры сшили рюкзаки для лимфоцитов
Лазерный луч управляемо меняет свойства поверхности
Вирусный мотор работает как мышца
микрокраб перетаскивает клетки
Наномир можно увидеть вживую
Двенадцать пар самовоспроизводящихся РНК вступили в гонку на выживание. До финиша дошли не все. А часть выживших мутировала, породив новые разновидности РНК. Авторы работы уверены, что увидели начало мировой эволюции.
Биологи из Скриппсовского исследовательского института (Scripps Research Institute, Ла-Хойя, Калифорния), смоделировали эволюцию в пробирке. Им удалось искусственно воспроизвести реакции, которые, по их мнению, могли лежать в основе возникновения жизни на Земле. Они сделали важный шаг в понимании основного вопроса — как первые молекулы могли воспроизводить сами себя.

В поисках «первомолекулы жизни» многие ученые от главной биологической молекулы ДНК обратились к РНК. В современном мире РНК играет второстепенную роль при ДНК. Если ДНК это хранитель генетической информации, то РНК – временная копия с нее для переноса этой информации на строящуюся молекулу белка. Но у РНК кроме информационных есть и очень полезные каталитические (или ферментативные) свойства. Когда были открыты РНК-ферменты – рибозимы, они привлекли внимание тем, что могли катализировать свои же реакции, и поэтому как никакие другие подходили для «первомолекул жизни». О «мире РНК» ученые задумались еще несколько десятилетий назад. Но теоретическую концепцию надо было подкреплять доказательствами, а они добываются не быстро.

В последнем исследовании докторант Трейси Линкольн (Tracey Lincoln) экспериментально проверяла концепцию руководителя лаборатории профессора Джеральда Джойса (Gerald Joyce) о самовоспроизводящихся молекулах РНК. Ранее Джойс с коллегами разработал методику эволюции в пробирке, где размножались искусственно синтезированные рибозимы, но это происходило с участием ферментов. Теперь же впервые удалось заставить рибозимы самовоспроизводиться без помощи каких-либо белков, достаточно быстро и бесконечно долго.

Молекулы размножаются парами
Сначала ученые синтезировали рибозимы, способные к самовоспроизведению, причем в парах. В качестве исходного сырья для создания новых копий молекул использовались короткие цепочки нуклеотидов (субъединицы). Каждый рибозим в паре работает как катализатор для сборки другого. Сначала первый рибозим берет две субъединицы второго и соединяет их друг с другом, образуя новую копию второго рибозима. Затем второй соединяет две субъединицы первого и возникает новая копия первого рибозима. Так они воспроизводят друг друга: этот процесс называется кросс-репликацией. Она может происходить бесконечно долго, пока не кончится исходное сырье.

Победит сильнейший
На следующем этапе Трейси Линкольн устроила рибозимам борьбу за выживание с победой наиболее приспособленных. 12 пар самовоспроизводящихся рибозимов заставили вступить в соревнование друг с другом. Их смешали в пробирке, где они стали успешно размножаться.

В большинстве случаев построение новых копий рибозимов происходило точно. Но иногда возникали ошибки, то есть мутации. Это происходило, когда к одному рибозиму присоединялась не его собственная, а другая субъединица. Такие рекомбинантные рибозимы тоже копировали сами себя и иногда ошибались. В пробирке происходило то, что постоянно происходит в живой клетке.

В результате такого обмена в пробирке, где на старт вышли 12 рибозимов в одинаковых количествах, до финиша дошли самые жизнестойкие. В такой простейшей модели эволюции преимущества одних молекул перед другими тоже просты – каталитическая активность и скорость размножения. Те, кто размножался быстрее, быстрее использовал сырье, и естественно, их количество в смеси увеличивалось. Джойс расценивает это как потрясающий результат.

Еще не живые, но уже похожи на живых
Ученые говорят, что сконструировали простейшую генетическую модель, состоящую из двух локусов и 12 аллелей для каждого локуса. Эта РНК-система передает информацию следующим поколениям молекул и дает возможность для изменений, которые лежат в основе эволюции по Дарвину. «Это еще не живой организм, но он обладает некоторыми основными свойствами живого», — говорит Линкольн.

По мнению Джойса, именно так могли происходить ключевые реакции в «первичном бульоне» при зарождении жизни. Это весомый аргумент в пользу «мира РНК», из которого возникло все остальное. Возможно, именно РНК была первой молекулой, с которой началась эволюция.

Работа опубликована в журнале Science.