Молекула рибонуклеиновой кислоты (РНК) под названием Quite Tiny 45 (QT45) проявила способность к репликации, что является важным подтверждением гипотезы РНК-мира. Эта гипотеза утверждает, что молекулы РНК инициировали эволюционные процессы и возникновение жизни на Земле. Ученые долгое время задавались вопросом, как сложные формы жизни могли возникнуть из простых химических соединений. Гипотеза РНК-мира предполагала, что самореплицирующиеся молекулы слишком сложны для спонтанного формирования.
QT45, созданная исследователями из Лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям Великобритании, представляет собой полимеразный рибозим. Это молекула РНК с ферментативной активностью, способная катализировать химические реакции и синтезировать новые молекулы на основе генетических шаблонов. QT45 может выполнять два ключевых этапа репликации: копирование комплементарной цепочки и использование её для создания своей копии. Эти этапы происходят отдельно. QT45 — относительно простая и компактная молекула, что позволяет ей существовать до появления более сложных форм жизни. Её способность к саморепликации открывает новые перспективы для изучения ранних этапов биологической эволюции.
Биохимик Эдоардо Джанни отмечает, что это исследование помогает реконструировать начальные этапы жизни и лучше понять фундаментальные молекулы, лежащие в основе всех живых систем. Если сейчас функцию саморепликации выполняют белки, то ранее было доказано, что молекулы РНК могут создавать свои копии. Однако эти молекулы были слишком сложны для спонтанного возникновения в условиях первобытного бульона.
Для получения более простой молекулы QT45 исследователи создали экспериментальные системы с триллионами случайных коротких последовательностей РНК в условиях, имитирующих холодные лужи. Эти системы тестировались на способность к копированию и синтезу строительных блоков РНК. В результате была выявлена молекула QT45. Последующие исследования показали, что в оптимальных условиях QT45 способна синтезировать как собственные молекулы, так и другие шаблоны РНК возрастающей сложности в течение 72 дней.
QT45 доказала свою способность выполнять два самых сложных этапа процесса саморепликации, хотя полный цикл пока не достигнут. Ученые планируют оптимизировать скорость и эффективность этого процесса. Эти открытия приближают к пониманию механизмов зарождения жизни на Земле и подтверждают гипотезу РНК-мира. Они также имеют значение для поиска внеземной жизни, так как понимание того, как простые химические соединения превращаются в живые организмы, может помочь выявить аналогичные процессы на других планетах. Джанни подчеркивает, что это открытие важно для оценки вероятности спонтанного возникновения жизни на других небесных телах.