Учёные предлагают пересмотреть наше понимание того, как именно появились первые гены, рассказывает Йорик со ссылкой на Popular Mechanics
Долгое время существовал общий консенсус относительно того, в каком порядке аминокислоты — строительные блоки жизни — «добавлялись» в некий набор деталей, из которых формировались гены. Однако, по мнению генетиков из Университета Аризоны, прежние представления могут быть искажены из-за различий в нашем восприятии биотических (живых) и абиотических (неживых) источников.
Иными словами, существующая модель происхождения генов может недооценивать роль ранних форм протожизни — таких как РНК и пептиды — по сравнению с тем, что появилось уже после возникновения жизни. Наше знание о тех далёких временах навсегда останется неполным, но, как подчёркивают учёные, крайне важно продолжать исследования ранней Земли. Любое углубление в эту область не только поможет нам лучше понять собственное происхождение, но и приблизит к разгадке того, как могла зародиться жизнь в других уголках Вселенной.
В исследовании, опубликованном в рецензируемом журнале Proceedings of the National Academy of Sciences, группа учёных под руководством старшего автора Джоанны Масел и первого автора Сосан Вехби объясняет, что важнейшие составляющие наших белков — аминокислоты — ведут свою историю примерно с четырёх миллиардов лет назад, от последнего универсального общего предка (LUCA) всей жизни на Земле.
Цепочки, состоящие из десятков и более аминокислот, называются доменами белков. «Они похожи на колёса автомобиля, — сказала Вехби. — Это деталь, которую можно использовать в самых разных “автомобилях”, и колёса существовали задолго до появления машин».
Учёные использовали специализированное программное обеспечение и данные Национального центра биотехнологической информации (NCBI), чтобы построить «эволюционное дерево» этих белковых доменов — структур, существование которых не предполагалось и не наблюдалось до 1970-х годов. С тех пор наши знания об этих механизмах значительно продвинулись вперёд.
Одним из ключевых сдвигов в парадигме, предложенных в этом исследовании, является идея о необходимости пересмотреть порядок, в котором 20 основных аминокислот — строительных элементов генетического кода — возникли в «первичном бульоне» ранней Земли. Учёные утверждают, что существующая модель придаёт чрезмерное значение тому, насколько часто та или иная аминокислота встречалась в ранних формах жизни. Из этого ошибочно делается вывод, будто аминокислота, встречающаяся в наибольшем количестве, должна была появиться первой.
Эта идея перекликается с предыдущими исследованиями, например, с работой 2017 года, где выдвигалось предположение, что набор наших аминокислот представляет собой «лучшее из лучшего», а не просто случайное сочетание обстоятельств — «замороженную случайность». В новой статье учёные также предполагают, что аминокислоты могли возникать в разных регионах молодой Земли, а не в единой, однородной среде.
Особое внимание исследователей привлекла триптофан — та самая «сонная» аминокислота, которой часто приписывают эффект после поедания индейки на День благодарения (в генетическом коде обозначается буквой W). «Существует научный консенсус, что W была последней из 20 канонических аминокислот, включённых в генетический код», — пишут учёные. Однако в данных, относящихся к периоду до LUCA, они обнаружили 1,2% триптофана, а после LUCA — лишь 0,9%. Эти значения могут показаться незначительными, но разница составляет целых 25%.
Почему же последняя аминокислота, появившаяся в генетическом коде, оказалась более распространённой до разделения всех форм жизни? Команда предположила, что химическое объяснение этого феномена может указывать на существование ещё более древней версии самой идеи генетики. Ведь, как и во всём, что связано с эволюцией, нет причин считать, что единственная успешная форма или система должна быть единственной возможной в своём роде.
«Пошаговое формирование современного генетического кода и конкуренция между древними кодами могли происходить одновременно», — заключают исследователи. И, что особенно интригующе, «древние коды, возможно, использовали неканонические аминокислоты». Эти аминокислоты могли возникнуть вблизи щёлочных гидротермальных источников, которые, как полагают учёные, сыграли ключевую роль в зарождении жизни — хотя сами живые формы, появившиеся там, вероятно, не существовали в этих условиях долго.
Чтобы применить эту теорию к поискам жизни за пределами Земли, далеко идти тоже не нужно. «Абиотический синтез ароматических аминокислот может быть возможен на границе вода–порода в подповерхностном океане Энцелада», — объясняют учёные. А это всего лишь спутник Сатурна. Похоже, «вечеринка» в пределах нашей Солнечной системы может оказаться ближе, чем мы думали.
Для того, чтобы быть в курсе новостей в сфере науки, подписывайтесь на наш Telegram-канал.
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
