Согласно результатам нового исследования, миллионы возможных химических соединений могут быть использованы для хранения генетической информации. Более того, ученые предполагают, что существует не просто горстка альтернативных молекул для хранения генетической информации, а миллионы. Сложный компьютерный анализ показал, что вместо двух нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) в организме могут функционировать миллионы других молекул. Современная наука при этом гласит, что генетическая информация транскрибируется из ДНК в РНК, которая затем переводит эту информацию в полезные продукты, например белки. Новое исследование, однако, предполагает, что ДНК и РНК – всего лишь два варианта из миллионов других. Полученные результаты имеют важное значение для разработки новых лекарств, а также понимания происхождения жизни на Земле и ее возможного присутствия в остальной части Вселенной.
Один из миллионов: ДНК-не единственная генетическая молекула
ДНК и РНК
Биологи утверждают, что генетическая информация течет от ДНК к РНК к белкам, и как только эта информация передается белку, она вернуться в виде ДНК или РНК снова она не сможет. Этот процесс, кажется, является универсальным среди всех живых организмов. Но что, если это не обязательно? Может ли генетическая информация храниться в других средах, кроме двух нуклеиновых кислот?
Существуют аналоги нуклеиновых кислот, многие из которых служат основой для важных лекарств для лечения вирусов, таких как ВИЧ и гепатит, а также для лечения рака, но до недавнего времени никто не был уверен, сколько неизвестных аналогов нуклеиновых кислот может существовать.
Генетическая информация транскрибируется из ДНК в РНК, которая затем переводит эту информацию в полезные продукты, такие как белки. Новое исследование, однако, педполагает, что ДНК и РНК-всего лишь два варианта из миллионов других.
В попытках расставить все точки над «i» авторы исследования, опубликованного в журнале Journal of Chemical Information and Modeling, с помощью компьютерной техники, которая генерирует все возможные молекулы, соответствующие набору определенных критериев, решили провести химический анализ. В данном случае критерием являлся поиск соединений, которые могли бы служить аналогами нуклеиновых кислот и средством хранения генетической информации.
«Мы были удивлены результатом этих вычислений», – сказал соавтор исследования Маркус Мерингер в интервью Big Think. «Было бы очень трудно априори оценить, что существует более миллиона подобных нуклеиновым кислотам каркасов. Теперь мы знаем это и можем начать исследовать некоторые из них в лаборатории.»
Отметим, что само исследование представляет собой длинный список из кандидатов, которые будут изучены для использования в качестве лекарств от серьезных заболеваний, таких как ВИЧ или рак. Более интригующая возможность, предложенная исследованием, заключается в том, что сама жизнь, возможно, сделала свои самые первые шаги, используя одно из этих альтернативных соединений.
Строительный кирпичик жизни – молекула ДНК – выглядит так.
Многие ученые считают, что до того, как ДНК стала доминирующим средством хранения генетической информации, жизнь использовала РНК для кодирования генетических данных и передачи их потомству. Отчасти это связано с тем, что РНК может непосредственно производить белки, чего ДНК не может сделать сама по себе, и потому, что это более простая структура, чем ДНК.
Со временем жизнь, вероятно, начала выбирать использование ДНК для хранения из-за ее большей стабильности и полагаться на РНК как на своего рода посредника для производства белков. Но РНК сама по себе все еще является очень сложным соединением и довольно нестабильна; по всей вероятности, что-то более простое появилось раньше РНК, возможно, с использованием некоторых аналогов нуклеиновых кислот, выявленных в этом исследовании.
Галактика аналогов нуклеиновых кислот
Это не только проливает свет на то, как жизнь могла зародиться на Земле, но и имеет последствия для инопланетной жизни. Как пишут авторы научной работы, действительно интересно рассмотреть потенциал альтернативных генетических систем, основанных на этих аналогичных нуклеозидах. Интересно также предположить, что они, возможно, возникли и эволюционировали в различных средах и даже на других планетах или лунах в нашей Солнечной системе.
Появление жизни на нашей планете – один из величайших вопросов, на который пока нет точного ответа.
Эти альтернативные генетические системы могли бы расширить наше понимание биологии и эволюции, что помогло бы решить множество проблем здесь, на Земле. Когда мы ищем внеземную жизнь, часто мы ищем признаки РНК и ДНК, но это может быть чрезмерно узкой областью поиска и вряд ли приведет к каким-либо результатам. В конце концов, если существуют миллионы альтернатив, в жизни должно быть что-то особенное, чтобы повсеместно одобрять использование только ДНК и РНК.
