Первая "молекула жизни" на Земле

Размещено на http://www.allbest.ru/

Первая "молекула жизни" на Земле

Кандидат биологических наук Илья Щеглов

Ключевым событием зарождения жизни на Земле стало появление молекул, способных к самовоспроизведению (репликации), то есть передаче генетической информации потомству. Все живые существа на Земле (за исключением нескольких групп вирусов, о принадлежности которых к живому до сих пор ведутся дискуссии), как и все вымершие организмы, которые удалось обнаружить, обладают ДНК-геномами. Их фенотип определяется кодируемыми в этих геномах разнообразными РНК и белками. Тем не менее есть весомые причины полагать, что появлению ДНК-белкового мира три с половиной миллиарда лет назад предшествовали более простые формы жизни, основанной на РНК (см. "Наука и жизнь" № 2, 2004 г.). А совсем недавно, в статье Сандры Бэнэк (Институт этномедицины, США) с соавторами, опубликованной в ноябрьском номере онлайн журнала "PLOS", была подтверждена гипотеза ещё более ранних форм жизни, существовавших до РНК-организмов. Согласно этой гипотезе, генетическая информация в первых живых системах могла передаваться при помощи пептидных нуклеиновых кислот (ПНК). Такие гипотетические полимерные молекулы, как полагают, построены из мономеров (2-аминоэтил)глицина (АЭГ). Цепи ПНК на основе АЭГ синтезированы и активно исследуются. В частности, ряд фармацевтических компаний изучает возможность их медицинского применения в качестве "генетических глушителей", блокирующих работу определённых генов.

Однако для принятия этой оригинальной гипотезы до недавнего времени существовало весьма серьёзное препятствие - аминоэтилглицин в природе не обнаруживался. И вот группе американских и шведских учёных удалось выявить присутствие АЭГ в цианобактериях. Это открытие поистине неожиданно и может привести к пересмотру наших представлений о зарождении жизни на Земле.

цианобактерия земля метаболический глицин

Цианобактерии - примитивные живые организмы, которые были одними из наиболее важных продуцентов атмосферного кислорода на ранних этапах развития нашей планеты. Самые древние окаменелые останки цианобактерий, обнаруженные в раннеархейских слоях породы в Западной Австралии, датируются 3,5 миллиарда лет. Некоторые их представители, например, составляют значительную часть океанического пикопланктона, к которому относят бактерии и наиболее мелкие одноклеточные водоросли, свободно перемещающиеся в толще воды. Другие населяют экстремальные экосистемы, такие как геотермальные источники, гиперсолёные озёра и вечная мерзлота.

Oscillatoria - представитель рода цианобактерий. Эта сине-зелёная водоросль обычно обитает в хранилищах с питьевой водой. Фото Боба Блэйлока (Вов Blaylock).

Авторы публикации изучали содержание АЭГ в чистых культурах цианобактерий и обнаружили его в восьми штаммах из пяти существующих морфологических групп. Причём содержание АЭГ было довольно существенным - от 281 до 1717 нг/г общей массы бактерий. Для подтверждения наблюдения аналогичное исследование провели на цианобактериях, обитающих в естественных условиях - водоёмах пустынь Монголии, морских водах Катара (заливах Бахрейна, Сальва и Персидском) и реках Японии, и обнаружили, что содержание АЭГ в них в среднем даже выше, чем в чистых культурах.

Геномы двух штаммов (Nostос РСС 7120 и Sупtсhосуstis РСС 6803), по счастью, полностью расшифрованы, что позволило авторам соотнести уровень содержания АЭГ со степенью филогенетического родства цианобактерий. Оказалось, что, несмотря на всего 37%-ное сходство геномов, уровень продукции АЭГ у этих штаммов был очень близким. Обнаружение АЭГ во всех пяти морфологических группах цианобактерий говорит о том, что его продукция - неизменно присутствующая (высоко консервативная) и эволюционно примитивная особенность этих микроорганизмов.

Метаболические функции и эволюционная роль АЭГ пока остаются неизвестными. Тем не менее полученные результаты позволяют по крайней мере не отвергать соблазнительную гипотезу, что присутствие АЭГ в цианобактериях - "эхо" ранних этапов зарождения жизни на Земле, имевших место до появления РНК-мира.

Размещено на Allbest.ru