Появление жизни на Земле — событие, вызывающее интерес научного сообщества, несмотря на продвижение в исследованиях, происхождение жизни еще является загадкой.
Фото: © freepik.com
Однако исследователям удалось выявить некоторые механизмы, которые могли способствовать появлению первых живых организмов.
Одним из вопросов, заданных креационистами, является возможность случайного появления сложной системы, подобной живой клетке. Однако начальные организмы были гораздо простыми, чем клетки.
Самореплицирующаяся молекула или система из нескольких молекул могли стать идеальным началом. Это открыло бы дорогу к эволюции. Если эволюция смогла привести к развитию человека из простейшего организма, то она также могла привести к развитию клетки из простой молекулярной системы.
Главное — совершить первый шаг и получить что-то, способное к самовоспроизведению.
Большинство биологов придерживаются мнения о том, что ключевой молекулой в клетке была РНК. Для понимания этой точки зрения необходимо изучить процесс жизни.
Одно из основных требований живых организмов — способность к размножению. Другими словами, способность создавать свои копии, не всегда точно идентичные оригиналу.
Для создания сложной структуры, подобной живому организму, необходимы указания о его строении. Большинство организмов, за исключением некоторых вирусов, хранят такие указания в ДНК.
Однако наличие только этих цепочек недостаточно. Для создания копии необходимы материалы и энергия, которые организм получает из пищи и использует в химических реакциях. Процесс синтеза новых молекул, то есть создание копии, является химическим процессом.
Контролировать химические реакции позволяют катализаторы, такие как ферменты. В клетке эту функцию выполняют белки. ДНК содержит информацию о синтезе белков. Каждый ген в молекуле цепочки кодирует свой собственный белок. Остальные функции в клетке выполняются белками.
РНК, в свою очередь, играет роль посредника между ДНК и белками. Ферменты сначала синтезируют РНК, а затем используют ее для создания белков.
РНК подобна ДНК и может выполнять ее функции. Некоторые вирусы, такие как ВИЧ, грипп и COVID-19, хранят информацию в РНК, а не в ДНК. Некоторые РНК-молекулы также могут катализировать биохимические реакции, то есть выполнять функции ферментов.
Таким образом, РНК имеет различные функции в клетке, помимо создания белков.
РНК — уникальная биологическая молекула, которая отличается от ДНК и белков своей способностью хранить информацию и управлять химическими процессами. Именно из-за этого возникла теория о РНК-мире, согласно которой жизнь на Земле началась с одиночной цепочки и потом эволюционировала.
Исследователи теперь фокусируют свое внимание на микроРНК, коротких цепочках из 20 нуклеотидов, чтобы разгадать тайну этого мира.
Раньше считалось, что самосоздающаяся молекула РНК возникла первой. Однако эффективные молекулы РНК, способные собирать другие молекулы РНК, имеют большую длину.
Вероятность случайного образования такой молекулы была очень мала. Кроме того, РНК, способные к хорошей копировке, не могут копироваться без помощи других молекул.
Сейчас исследователи изучают коллективы различных молекул РНК, вместо того чтобы искать «волшебную» молекулу. Каждая молекула выполняет свою функцию, но все вместе создают систему.
В лаборатории ученым удалось создать самовоспроизводящиеся коллективы молекул РНК, но они все еще требуют большой длины. Вероятность случайного синтеза такой молекулы невелика.
Пока что никто не смог создать самовоспроизводящиеся коллективы из коротких молекул РНК, но ученые продолжают работать над этой проблемой.
Происхождение нуклеотидов, важной составляющей жизни на Земле, было исследовано. Реакция Бутлерова, открытая в 1861 году, является ключевым фактором. Добавление простых минеральных добавок к формальдегиду приводит к формированию сложной смеси сахаров, включая рибозу — важный компонент РНК.
Цианамид может использоваться для создания предшественников нуклеотидов. Однако процессы возникновения жизни были сложными и неэффективными.
Предложенный способ синтеза нуклеотидов является перспективным, но существуют и другие химические пути.
Различные химические и биологические изыскания позволяют расширить наше понимание процесса возникновения жизни. Это открывает возможности для дальнейших исследований и открытий, передает Forbes.
