տուն վարդեր Ինչ է կնքված աշխարհի աստղային ՌՆԹ-ում: ՌՆԹ-ի աշխարհը կամ ինչ է կյանքը: Գենոմային պիտակներ և tRNA

վարդեր

Ինչ է կնքված աշխարհի աստղային ՌՆԹ-ում: ՌՆԹ-ի աշխարհը կամ ինչ է կյանքը: Գենոմային պիտակներ և tRNA

Կյանքը սկսվեց ՌՆԹ-ով

Նուկլեինաթթվի հետազոտությունը կենսաբանության ամենաթեժ կետերից մեկն է: ՌՆԹ-ի յուրահատուկ հատկությունների շնորհիվ դրանք ավելի ու ավելի են օգտագործվում բժշկության և տեխնոլոգիայի մեջ: Սակայն առայժմ դրա մասին գիտի միայն մասնագետների նեղ շրջանակը։

Ռիբոնուկլեինաթթու, հակառակ դեպքում՝ ՌՆԹ-ն՝ բախտից: Այն այնքան էլ հայտնի չէ, որքան նրա մերձավոր «հարազատը»՝ ԴՆԹ, չնայած մեծ քիմիական նմանությանը: Այնուամենայնիվ, վերջին քսան տարիների հայտնագործությունները արմատապես փոխել են մեր տեսակետները այս, ինչպես պարզվեց, շատ «հմուտ» մոլեկուլների դերի և գործառույթի վերաբերյալ։ Այս հայտնագործությունների պտուղը սկզբունքորեն նոր գաղափար էր, որ ժամանակակից կյանքին նախորդել է լիովին ինքնաբավ հին «ՌՆԹ աշխարհը»:

Ինչպես սովորաբար լինում է, նոր գիտելիքները, ընդլայնելով հորիզոնը, բազմաթիվ նոր հարցերի տեղիք տվեցին։ Որո՞նք էին «էվոլյուցիայի» մեխանիզմները ՌՆԹ աշխարհում: Ինչու, որտեղ և ինչպես են հայտնվել ԴՆԹ-ն և սպիտակուցները: Ինչպե՞ս տեղի ունեցավ անցումը «ՌՆԹ աշխարհից» դեպի ժամանակակից աշխարհ: Ակադեմիկոս Վալենտին Վիկտորովիչ Վլասովը և նրա որդին՝ քիմիական գիտությունների թեկնածու Ալեքսանդր Վլասովը, ընթերցողներին պատմում են այս ուղղությամբ իրականացվող որոնումների մասին։

Ինչո՞ւ է կյանքի ծագման խնդրին նվիրված հոդվածների շարքը ներառում ՌՆԹ-ի մասին հոդված, այլ ոչ թե այլ, ավելի հայտնի օրգանական մոլեկուլների՝ ԴՆԹ-ի կամ սպիտակուցների մասին: Թերևս մեր ընթերցողները լսել են ՌՆԹ-ի մասին, բայց ի՞նչ: Համոզված ենք, որ ոչ մի ուշագրավ բան չկա, մի պարզ պատճառով. առայժմ միայն կենսաբանները գիտեն, որ հենց ՌՆԹ-ն է այն «կախարդական» մոլեկուլները, որոնք առաջացրել են կյանք: Որ մի անգամ հնում, նոր սառեցված Երկրի վրա, առեղծվածային «ՌՆԹ-ի աշխարհ» առաջացավ և գոյություն ունեցավ...

Նախքան «սկիզբների» մեկնելը, եկեք համալրենք անհրաժեշտ գիտելիքները նուկլեինաթթուների կառուցվածքի վերաբերյալ. ԴՆԹ(դեզօքսիռիբոնուկլեին) և ՌՆԹ (ռիբոնուկլեին): Իր քիմիական բաղադրությամբ ՌՆԹ-ն ԴՆԹ-ի երկվորյակ է, թեև ոչ ամբողջական երկվորյակ, կենդանի բջջի գենետիկական տեղեկատվության հիմնական պահպանողը։ Նուկլեինաթթուները պոլիմերային մակրոմոլեկուլներ են, որոնք բաղկացած են առանձին միավորներից. նուկլեոտիդներ. Մակրոմոլեկուլի կմախքը հինգ ածխածնային շաքարի մոլեկուլ է, որը միացված է ֆոսֆորաթթվի մնացորդներով։ Շաքարի յուրաքանչյուր մոլեկուլին կցվում է մեկ ազոտային հիմք: Նուկլեոտիդները, որոնք միմյանցից տարբերվում են միայն տարբեր ազոտային հիմքերով, նշանակվում են A, U, G, C (ՌՆԹ-ում) և A, T, G, C (ԴՆԹ-ում) տառերով։

Անկեղծ ասած, երկար տարիներ ոչ ոք չէր մտածում ՌՆԹ-ի մասին։ Դոգմա կար, որ կա բջիջ, կան քրոմոսոմներ, որոնցում կա ԴՆԹ՝ գենետիկական տեղեկատվության պահապանը։
Ի վերջո, սպիտակուցները սինթեզվում են ռիբոսոմների վրա: Իսկ ՌՆԹ-ն ինչ-որ տեղ արանքում է՝ ԴՆԹ-ից ստացված տեղեկատվության կրող, և ոչ ավելին: Եվ հետո հայտնագործություններ թափվեցին, որոնք ստիպեցին մեզ բոլորովին այլ կերպ նայել ՌՆԹ-ին:Նուկլեինաթթուների հիմնական տարբերությունը նրանց ածխաջրային բաղադրիչն է: ՌՆԹ-ում շաքարը ռիբոզ է, իսկ ԴՆԹ-ում՝ դեզօքսիռիբոզ, որտեղ ԴՆԹ-ն ունի ջրածնի ատոմ (H), ՌՆԹ-ն ունի հիդրօքսի խումբ (OH): Նման աննշան, չվարժված աչքի համար, տարբերությունների արդյունքները ապշեցուցիչ են։ Այսպիսով, ԴՆԹ-ն գոյություն ունի հիմնականում հայտնի կոշտ խխունջների տեսքով, որոնցում ԴՆԹ-ի երկու շղթաները միմյանց հետ պահվում են կոմպլեմենտար նուկլեոտիդների միջև ջրածնային կապերի ձևավորմամբ:

ՌՆԹ-ները կարող են նաև ձևավորել ԴՆԹ-ի նման երկշղթա պարույրներ, սակայն շատ դեպքերում ՌՆԹ-ները գոյություն ունեն բարդ ոլորված կառուցվածքներում: Այս կառույցները ձևավորվում են ոչ միայն ՌՆԹ տարբեր շրջանների միջև նշված ջրածնային կապերի ձևավորման, այլ նաև ռիբոզային հիդրօքսի խմբի շնորհիվ, որը կարող է լրացուցիչ ջրածնային կապեր ստեղծել և փոխազդել ֆոսֆորաթթվի և մետաղական իոնների հետ։ ՌՆԹ-ի գնդաձև կառուցվածքները ոչ միայն արտաքուստ նման են սպիտակուցային կառուցվածքներին, այլև իրենց հատկություններով են մոտենում դրանց. նրանք կարող են փոխազդել մոլեկուլների լայն տեսականի, ինչպես փոքր, այնպես էլ պոլիմերային:

Ո՞վ է համարվում «Ողջ»:

Ինչո՞ւ ենք մենք ՌՆԹ-ն անվանում ներկայիս գոյություն ունեցող կյանքի առաջնային մայրը: Այս հարցին պատասխանելու համար եկեք պարզենք, թե որտեղ է գտնվում ապրելու և չապրելու սահմանը:

Քանի որ տարբեր ոլորտների գիտնականներ աշխատում են կյանքի ծագման խնդրի վրա, յուրաքանչյուրը գործում է իրեն հարազատ գիտության տեսանկյունից։ Քիմիկոսները հաստատ կհիշեն «կատալիզատոր» բառը, մաթեմատիկոսները՝ «տեղեկատվություն»։ Կենսաբանները կքննարկեն կենդանիհամակարգ, որը պարունակում է նյութ (գենետիկական ծրագիր), որը կարելի է պատճենել (կամ, պարզ ձևով, բազմապատկել): Միևնույն ժամանակ, անհրաժեշտ է, որ նման պատճենահանման ընթացքում կարող են տեղի ունենալ ժառանգական տեղեկատվության որոշ փոփոխություններ և առաջանալ համակարգերի նոր տարբերակներ, այսինքն՝ պետք է հնարավորություն լինի. էվոլյուցիա. Կենսաբանները նույնպես կնկատեն, որ նման համակարգերը պետք է տարածականորեն մեկուսացված լինեն։ Հակառակ դեպքում, ավելի առաջադեմ համակարգերը, որոնք ի հայտ են եկել, չեն կարողանա օգտվել իրենց առավելություններից, քանի որ դրանց ավելի արդյունավետ կատալիզատորները և այլ արտադրանքներն անարգել «կթողնեն» շրջակա միջավայր:

Այսպիսով, ինչպե՞ս են առաջին մոլեկուլային համակարգերը մեկուսացվել շրջակա միջավայրից: Մոլեկուլների գաղութները, օրինակ, կարող են իրար հետ պահել որոշ հանքային մակերեսի կամ փոշու մասնիկների վրա կլանման միջոցով: Այնուամենայնիվ, հնարավոր է, որ արդեն իսկ ամենապրիմիտիվ համակարգերը, ինչպես ժամանակակից կենդանի բջիջները, ունեին իսկական թաղանթային պատյան։ Փաստն այն է, որ լիպիդային թաղանթով նման «պրոտոցիտ» կարելի է շատ պարզ ձևավորել։ Լիցքավորված խմբերով շատ մոլեկուլներ (օրինակ՝ ճարպաթթուներ) ջրային միջավայրում մանրադիտակային պղպջակներ են կազմում. լիպոսոմներ. Այս բառը պետք է լավ իմանա մեր ընթերցողների գեղեցիկ կեսին. կոսմետիկ քսուքներում լայնորեն կիրառվում են լիպոսոմները՝ մանր ճարպային պարկուճները լցոնված են վիտամիններով և այլ կենսաբանական ակտիվ նյութերով։ Բայց ինչո՞վ էին լցված հնագույն «պրոտոցելները»։ Պարզվեց, որ հենց ՌՆԹ-ն է պնդում, որ «լցոն» է:

ՌՆԹ-ն կարո՞ղ է ամեն ինչ անել:

Կյանքը, անկասկած, պետք է սկսվեր «հմուտ» մոլեկուլների ձևավորմամբ, որոնք կարող էին վերարտադրվել իրենց և կատարել բջջի գոյության համար անհրաժեշտ մնացած բոլոր «կենցաղային աշխատանքները»: Սակայն ոչ ԴՆԹ-ն, ոչ էլ սպիտակուցը հարմար չեն նման արհեստավորների դերին։ ԴՆԹ-ն գենետիկ տեղեկատվության հիանալի պահեստ է, սակայն այն չի կարող վերարտադրվել ինքն իրեն։ Սպիտակուցները անգերազանցելի կատալիզատորներ են, բայց չեն կարող աշխատել որպես «գենետիկական ծրագրեր»։ Հավ ու ձու պարադոքս է առաջանում՝ ԴՆԹ-ն չի կարող ձևավորվել առանց սպիտակուցի, իսկ սպիտակուցը՝ առանց ԴՆԹ-ի: Եվ միայն ՌՆԹ-ն, ինչպես պարզվեց, կարող է անել ԱՄԵՆ ԻՆՉ։ Բայց եկեք մեզանից առաջ չընկնենք։

Դիտարկենք ՌՆԹ-ի վաղուց հայտնի գործառույթները՝ կապված աշխատանքի հետ ( արտահայտություն) գենը խցում. Երբ գենը միացված է, սկզբում տեղի է ունենում տեղական ԴՆԹ-ի լուծարում և սինթեզվում է գենետիկ ծրագրի ՌՆԹ-ի պատճենը: Իր հատուկ սպիտակուցներով բարդ մշակման արդյունքում ստացվում է մատրիցային ՌՆԹ ( mRNA), որը սպիտակուցի սինթեզի ծրագիր է։ Այս ՌՆԹ-ն միջուկից տեղափոխվում է բջջի ցիտոպլազմա, որտեղ այն կապվում է հատուկ բջջային կառուցվածքների հետ. ռիբոսոմներ, իսկական մոլեկուլային «մեքենաներ» սպիտակուցի սինթեզի համար։ Սպիտակուցը սինթեզվում է ակտիվացված ամինաթթուներից, որոնք կցված են հատուկ տրանսֆերային ՌՆԹ-ներին (tRNA), որոնց յուրաքանչյուր ամինաթթու կցվում է իր հատուկ tRNA-ին: tRNA-ի շնորհիվ ամինաթթուն ամրագրվում է ռիբոսոմի կատալիտիկ կենտրոնում, որտեղ այն «կարվում» է սինթեզված սպիտակուցային շղթային։ Դիտարկված իրադարձությունների հաջորդականությունից երևում է, որ ՌՆԹ մոլեկուլները առանցքային դեր են խաղում գենետիկ տեղեկատվության և սպիտակուցների կենսասինթեզի վերծանման գործում:

Որքան շատ էինք խորանում բիոսինթետիկ տարբեր պրոցեսների ուսումնասիրության մեջ, այնքան ավելի հաճախ էինք հայտնաբերում ՌՆԹ-ի նախկինում անհայտ գործառույթները: Պարզվեց, որ գործընթացից բացի արտագրություններ(ՌՆԹ-ի սինթեզ՝ ԴՆԹ-ի մի հատվածի պատճենմամբ) որոշ դեպքերում, ընդհակառակը, ԴՆԹ-ի սինթեզը ՌՆԹ կաղապարների վրա կարող է տեղի ունենալ: Այս գործընթացը, որը կոչվում է հակադարձ արտագրում, օգտագործում են բազմաթիվ վիրուսներ իրենց զարգացման մեջ, ներառյալ տխրահռչակ օնկոգեն վիրուսները և ՁԻԱՀ-ի պատճառ հանդիսացող ՄԻԱՎ-1-ը:

Այսպիսով, պարզվեց, որ գենետիկական տեղեկատվության հոսքը, ինչպես ի սկզբանե ենթադրվում էր, միակողմանի չէ՝ ԴՆԹ-ից ՌՆԹ: ԴՆԹ-ի դերը, որպես ի սկզբանե գենետիկ տեղեկատվության հիմնական կրող, սկսեց կասկածի տակ դրվել: Ավելին, շատ վիրուսներ (գրիպ, տիզերով փոխանցվող էնցեֆալիտ և այլն) ընդհանրապես ԴՆԹ-ն որպես գենետիկ նյութ չեն օգտագործում, նրանց գենոմը կառուցված է բացառապես ՌՆԹ-ից։ Եվ հետո, մեկը մյուսի հետևից, հայտնագործություններ թափվեցին, որոնք ստիպեցին մեզ բոլորովին այլ կերպ նայել ՌՆԹ-ին:

Բոլոր «Մոլեկուլների» մասին Վարպետ

Ամենազարմանալին ՌՆԹ-ի կատալիտիկ կարողության բացահայտումն էր: Նախկինում ենթադրվում էր, որ միայն սպիտակուցներն ու ֆերմենտները կարող են կատալիզացնել ռեակցիաները: Գիտնականները, օրինակ, չկարողացան մեկուսացնել որոշ ՌՆԹ-ն կտրող և խաչաձեւ կապող ֆերմենտները: Երկարատեւ հետազոտություններից հետո պարզվեց, որ ՌՆԹ-ները մեծ աշխատանք են կատարում՝ դա ինքնուրույն անելու համար: ՌՆԹ-ի կառուցվածքները, որոնք գործում են որպես ֆերմենտներ, կոչվում են ռիբոզիմներ(ի անալոգիա ֆերմենտներկատալիտիկ սպիտակուցներ): Շուտով հայտնաբերվեց ռիբոզիմների լայն տեսականի։ Նրանք հատկապես լայնորեն օգտագործվում են վիրուսների և այլ պարզ վարակիչ նյութերի միջոցով իրենց ՌՆԹ-ի մանիպուլյացիայի համար: Այսպիսով, ՌՆԹ-ները, պարզվեց, որ բոլոր արհեստների խարիսխներ են. նրանք կարող են հանդես գալ որպես ժառանգական տեղեկատվության կրող, կարող են ծառայել որպես կատալիզատորներ, ամինաթթուների փոխադրամիջոցներ և սպիտակուցների հետ ձևավորել խիստ հատուկ բարդույթներ:

Վերջնական վստահությունը, որ «ՌՆԹ աշխարհը» իսկապես գոյություն ունի, եղավ այն բանից հետո, երբ ռիբոսոմների բյուրեղների կառուցվածքի մանրամասները բացահայտվեցին ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության միջոցով: Գիտնականները հույս ունեին այնտեղ գտնել մի սպիտակուց, որը կատալիզացնում է ամինաթթուների խաչաձև կապը սպիտակուցային հաջորդականության մեջ: Պատկերացրեք նրանց զարմանքը, երբ պարզվեց, որ ռիբոսոմների կատալիտիկ կենտրոնում ընդհանրապես սպիտակուցային կառուցվածքներ չկան, որ այն ամբողջությամբ կառուցված է ՌՆԹ-ից։ Պարզվել է, որ սպիտակուցների կենսասինթեզի բոլոր առանցքային փուլերն իրականացվում են ՌՆԹ մոլեկուլների միջոցով։ «ՌՆԹ աշխարհի»՝ որպես կենսաբանական էվոլյուցիայի հատուկ փուլի գոյության հնարավորության մասին քննարկման կետը դրվեց։

Իհարկե, ամբողջական պատկերը դեռ պետք է վերակառուցվի. կան բազմաթիվ չլուծված խնդիրներ։ Օրինակ՝ ժամանակակից բջջում ամինաթթուների ակտիվացումը և դրանց միացումը համապատասխան tRNA-ներին իրականացվում է հատուկ ֆերմենտային սպիտակուցների միջոցով։ Հարցեր են առաջանում՝ կարո՞ղ էր այդ ռեակցիան իրականացնել առանց սպիտակուցների մասնակցության, միայն ՌՆԹ-ի օգնությամբ։ Արդյո՞ք ՌՆԹ-ներն իրենք կարող են կատալիզացնել ՌՆԹ-ի սինթեզը նուկլեոտիդներից կամ ազոտային հիմքերի ավելացումը շաքարին: Ընդհանուր առմամբ, ռիբոզիմների հայտնաբերումից հետո ՌՆԹ-ի նման պոտենցիալ ունակություններն այլևս կասկածի տակ չէին: Սակայն գիտությունը պահանջում է, որ վարկածները փորձնականորեն ստուգվեն:

Դարվինյան էվոլյուցիան Vitro-ում

Լավ մեթոդը հաճախ թույլ է տալիս հեղափոխություն կատարել գիտության մեջ: Նույնը կարելի է ասել մեթոդի մասին պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա (PCR), որը թույլ է տալիս բազմապատկել նուկլեինաթթուները անսահմանափակ քանակությամբ։ Եկեք համառոտ նկարագրենք մեթոդի էությունը. ՊՇՌ մեթոդով ԴՆԹ-ի տարածման համար օգտագործվում են ԴՆԹ ֆերմենտներ։ պոլիմերազ, այսինքն՝ այդ նույն ֆերմենտները, որոնք բջիջների վերարտադրության ընթացքում սինթեզում են ԴՆԹ-ի լրացուցիչ շղթաներ ակտիվացված նուկլեոտիդային մոնոմերներից։

ՊՇՌ մեթոդով ակտիվացված նուկլեոտիդների, ԴՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտի խառնուրդը և այսպես կոչված. այբբենարաններ- օլիգոնուկլեոտիդներ, որոնք լրացնում են տարածվող ԴՆԹ-ի ծայրերը: Երբ լուծումը տաքացվում է, ԴՆԹ-ի շղթաները բաժանվում են: Այնուհետև սառչելուց հետո այբբենարանները կապվում են դրանց հետ՝ կազմելով պտուտակաձև կառուցվածքների կարճ բեկորներ։ Ֆերմենտը կապում է նուկլեոտիդները պրայմերներին և հավաքում շղթա, որը լրացնում է սկզբնական ԴՆԹ-ի շղթային: Մեկ երկշղթա ԴՆԹ-ի ռեակցիայի արդյունքում ստացվում է երկու. Գործընթացը կրկնելու դեպքում ստացվում է չորս շղթա, իսկ n կրկնությունից հետո՝ 2n ԴՆԹ մոլեկուլ։ Ամեն ինչ շատ պարզ է.

PCR-ի գյուտը և ԴՆԹ-ի քիմիական սինթեզի մեթոդների մշակումը թույլ տվեցին ստեղծել մոլեկուլային ընտրության զարմանալի տեխնոլոգիա։ Մոլեկուլային ընտրության սկզբունքը նույնպես պարզ է՝ նախ սինթեզվում են տարբեր հատկություններով բազմաթիվ մոլեկուլներ (այսպես կոչված. մոլեկուլային գրադարան), իսկ հետո այս խառնուրդից ընտրվում են ցանկալի հատկություն ունեցող մոլեկուլները։

Նուկլեինաթթուների գրադարանները մոլեկուլների խառնուրդներ են, որոնք ունեն նույն երկարությունը, բայց տարբերվում են նուկլեոտիդային հաջորդականությամբ: Դրանք կարելի է ձեռք բերել, եթե ավտոմատ սինթեզատորի վրա քիմիական սինթեզի ժամանակ բոլոր չորս նուկլեոտիդները միաժամանակ ավելացվեն նուկլեոտիդային հաջորդականության երկարացման յուրաքանչյուր փուլում։ Նրանցից յուրաքանչյուրը հավասար հավանականությամբ կներառվի աճող նուկլեինաթթվի մեջ, ինչի արդյունքում կցման յուրաքանչյուր փուլում կհայտնվի հաջորդականության 4 տարբերակ։ Եթե n շղթաների երկարությամբ նուկլեինաթթուն սինթեզվում է այս կերպ, ապա ստացված մոլեկուլների բազմազանությունը կկազմի 4 n-ի հզորությամբ։ Քանի որ սովորաբար օգտագործվում են 30-60 մոնոմեր երկարությամբ հատվածներ, սինթեզի արդյունքում ստացվում է 430-ից 460 տարբեր մոլեկուլ։ Միայն աստղագետներին ծանոթ թվեր.

Քանի որ, կախված բաղադրությունից, նուկլեինաթթուները ծալվում են տարբեր տարածական կառուցվածքների մեջ, վիճակագրական հաջորդականությունների սինթեզը տալիս է մոլեկուլների հսկայական բազմազանություն, որոնք տարբերվում են հատկություններով: Ստացված ԴՆԹ-ից՝ օգտագործելով ՌՆԹ պոլիմերազ ֆերմենտը, կարդացվում է ՌՆԹ: Արդյունքը արդեն միաշղթա ՌՆԹ-ների գրադարանն է: Այնուհետև կատարվում է ընտրության ընթացակարգ. ՌՆԹ լուծույթն անցնում է քիմիապես կցված թիրախային մոլեկուլներով չլուծվող կրիչ պարունակող սյունակի միջով՝ այսպես կոչված ապագան «բռնելու» համար։ ապտամեր, այսինքն՝ ՌՆԹ, որը կարող է կապել որոշակի մոլեկուլներ։ Այնուհետև սյունակը լվանում են՝ չկապված ՌՆԹ-ն հեռացնելու համար, իսկ հետո թիրախային մոլեկուլների հետ կապվելու պատճառով սյունակի վրա պահպանված ՌՆԹ-ն լվանում է (դա կարելի է անել, օրինակ, սյունակը տաքացնելով):

ԴՆԹ-ի պատճենները պատրաստվում են մեկուսացված ՌՆԹ-ից՝ օգտագործելով հակադարձ տրանսկրիպցիան և դրանցից ստացվում են սովորական երկշղթա ԴՆԹ մոլեկուլներ: Վերջիններից կարելի է կարդալ ցանկալի ՌՆԹ ապտամերները, այնուհետև բազմապատկել ՊՇՌ-ով անսահմանափակ քանակությամբ։ Իհարկե, դա տեղի է ունենում իդեալական դեպքում, գործնականում ամեն ինչ ավելի բարդ է ստացվում։ Որպես կանոն, սկզբնական ՌՆԹ պատրաստուկը պարունակում է «օտար» մոլեկուլների հսկայական ավելցուկ, որից դժվար է ազատվել: Հետևաբար, ստացված ՌՆԹ-ն նորից ու նորից անցնում է սյունակի միջով, որպեսզի մեկուսացնեն թիրախային մոլեկուլների հետ ամենաուժեղ բարդույթները կազմող ՌՆԹ-ները։

Այս մեթոդի կիրառմամբ ստացվել են հազարավոր տարբեր ՌՆԹ ապտամերներ, որոնք տարբեր օրգանական միացությունների և մոլեկուլների հետ կազմում են հատուկ բարդույթներ։

Մոլեկուլային ընտրության դիտարկված սխեման կարող է կիրառվել ցանկացած հատկություններով մոլեկուլներ ստանալու համար։ Օրինակ, ստացվել են ՌՆԹ-ներ, որոնք կարող են կատալիզացնել ՌՆԹ-ի և սպիտակուցների սինթեզի ռեակցիաները՝ ազոտային հիմքերի ավելացում ռիբոզին, ակտիվացված նուկլեոտիդների պոլիմերացում ՌՆԹ շղթաների վրա, ամինաթթուների ավելացում ՌՆԹ-ին։ Այս ուսումնասիրությունները ևս մեկ անգամ հաստատեցին, որ նախակենսաբանական էվոլյուցիայի պայմաններում ՌՆԹ-ի մոլեկուլները կարող են առաջանալ պատահական պոլիմերներից:
հատուկ կառուցվածքներով և գործառույթներով:

Պատվեր տալ!

Մոլեկուլային ընտրության մեթոդը շատ մեծ ներուժ ունի։ Նրա օգնությամբ հնարավոր է լուծել ճիշտ մոլեկուլներ գտնելու խնդիրը, նույնիսկ եթե չկա նախնական պատկերացում, թե ինչպես պետք է դասավորվեն այդպիսի մոլեկուլները: Այնուամենայնիվ, եթե դուք հանդես եք գալիս ընտրության ընթացակարգով, կարող եք ընտրել դրանք ըստ պահանջվող հատկությունների սկզբունքի, այնուհետև զբաղվել այն հարցով, թե ինչպես են ձեռք բերվում այդ հատկությունները: Եկեք դա ցույց տանք ՌՆԹ-ների մեկուսացման օրինակով, որոնք ունակ են կապվել բջջային թաղանթներին և կարգավորել դրանց թափանցելիությունը:

Հին ռիբոցիտները պետք է կլանեին «սնուցիչները» շրջակա միջավայրից, հեռացնեին նյութափոխանակության արտադրանքները և բաժանվեին վերարտադրության ընթացքում:
Եվ այս բոլոր գործընթացները պահանջում են մեմբրանի թափանցելիության վերահսկում: Քանի որ մենք կարծում ենք, որ ռիբոցիտներում, բացի ՌՆԹ-ից, այլ ֆունկցիոնալ մոլեկուլներ չեն եղել, որոշ ՌՆԹ պետք է փոխազդած լինի թաղանթների հետ: Սակայն քիմիական տեսակետից դրանք լիովին անպիտան են թաղանթային թափանցելիության կարգավորիչների դերի համար։

Ժամանակակից բջիջների և ճարպաթթուներից կառուցված լիպոսոմների թաղանթները կրում են բացասական լիցք: Քանի որ ՌՆԹ-ները նույնպես բացասաբար լիցքավորված են, ըստ Կուլոնի օրենքի, դրանք պետք է վանվեն լիպիդային մակերևույթից և ավելին, նրանք չեն կարող ներթափանցել լիպիդային շերտի խորքը։ Թաղանթների մակերեսի հետ նուկլեինաթթուների փոխազդեցության միակ հայտնի միջոցը կրկնակի լիցքավորված մետաղական իոնների միջոցով է: Այս դրական լիցքավորված իոնները կարող են կամուրջներ գործել թաղանթի մակերեսի վրա բացասական լիցքավորված խմբերի և նուկլեինաթթվի ֆոսֆատային խմբերի միջև։ Քանի որ նման կամրջող փոխազդեցությունները բավականին թույլ են, միայն շատ մեծ նուկլեինաթթու կարող է կապվել մեմբրանի հետ՝ մեմբրանի մակերեսին բազմաթիվ թույլ կապերի պատճառով: Այսպիսով, փոքր թշնամիները Գուլիվերին կապեցին գետնին շատ բարակ պարաններով:

Այստեղ հետազոտողներին օգնել է մոլեկուլային ընտրության մեթոդը։ ՌՆԹ գրադարանից հնարավոր եղավ մեկուսացնել մի քանի մոլեկուլներ, որոնք շատ հաջողությամբ կապվում են թաղանթներին, և բավականաչափ բարձր կոնցենտրացիայի դեպքում նրանք նույնիսկ կոտրում են դրանք: Այս ՌՆԹ-ներն ունեին անսովոր հատկություններ: Նրանք կարծես թե օգնում էին միմյանց. տարբեր տեսակի մոլեկուլների խառնուրդը շատ ավելի լավ է կապված թաղանթների հետ, քան նույն տեսակի մոլեկուլները: Ամեն ինչ պարզ դարձավ այս ՌՆԹ-ների երկրորդական կառուցվածքներն ուսումնասիրելուց հետո։ Պարզվեց, որ նրանք ունեն օղակներ՝ փոխլրացնող շրջաններով։ Այս տեղանքների շնորհիվ «մեմբրանային» ՌՆԹ-ները կարող են ձևավորել համայնքային բարդույթներ, որոնք ի վիճակի են բազմաթիվ շփումներ ստեղծել մեմբրանի հետ և անել այնպիսի բաներ, որոնք մեկ ՌՆԹ մոլեկուլ չի կարող անել:

Ընտրության այս փորձը ցույց տվեց, որ ՌՆԹ-ն ունի նոր հատկություններ ձեռք բերելու լրացուցիչ միջոց՝ բարդ վերմոլեկուլային բարդույթների ձևավորման միջոցով: Այս մեխանիզմը կարող է օգտագործվել նաև մակերևույթների վրա գաղութների տեսքով զարգացող ՌՆԹ համակարգերը պահպանելու համար, նույնիսկ մինչ այդ համակարգերը մեկուսիչ թաղանթ ձեռք կբերեն:

«ՌՆԹ-ի աշխարհ». Եղել է, Կա և կլինի:

Բազմաթիվ ապացույցներ ցույց են տալիս, որ «ՌՆԹ աշխարհ» գոյություն ուներ: Ճիշտ է, ամբողջովին պարզ չէ, թե որտեղ։ Որոշ փորձագետներ կարծում են, որ էվոլյուցիայի սկզբնական փուլերը Երկրի վրա չեն եղել, որ Երկիր են բերվել արդեն ֆունկցիոնալ ակտիվ համակարգեր, որոնք հարմարվել են տեղական պայմաններին։ Այնուամենայնիվ, քիմիական
իսկ կենսաբանական տեսանկյունից դա չի փոխում հարցի էությունը։ Ամեն դեպքում, առեղծված է մնում՝ շրջակա միջավայրում ինչ գործընթացների արդյունքում են գոյացել ռիբոցիտները և ինչ բաղադրիչների շնորհիվ են դրանք գոյացել։ Ի վերջո, ռիբոցիտների կյանքի համար անհրաժեշտ նուկլեոտիդները բարդ մոլեկուլներ են: Դժվար է պատկերացնել, որ այդ նյութերը կարող էին առաջանալ նախաբիոտիկ սինթեզի պայմաններում։

Հնարավոր է, որ հին ՌՆԹ-ները զգալիորեն տարբերվել են ժամանակակիցներից: Ցավոք սրտի, այս հնագույն ՌՆԹ-ի հետքերը փորձնականորեն հնարավոր չէ հայտնաբերել, մենք խոսում ենք այն ժամանակների մասին, որոնք մեզնից միլիարդավոր տարիներ են հեռու: Նույնիսկ այն ժամանակների ժայռերը վաղուց «փշրվել են ավազի մեջ»։ Հետևաբար, մենք կարող ենք խոսել միայն այն գործընթացների փորձարարական մոդելավորման մասին, որոնք կարող են տեղի ունենալ մոլեկուլային էվոլյուցիայի ամենավաղ փուլերում:

Ինչու՞ տեղի ունեցավ անցումը «ՌՆԹ աշխարհից» դեպի ժամանակակից աշխարհ։ Սպիտակուցները, որոնք ունեն շատ ավելի մեծ քանակությամբ քիմիական խմբեր, քան ՌՆԹ-ն, լավագույն կատալիզատորներն են և կառուցողական նյութերը: Հավանաբար, որոշ հին ՌՆԹ-ներ սկսեցին օգտագործել սպիտակուցի մոլեկուլները որպես «աշխատանքի գործիքներ»: Նման ՌՆԹ-ները, որոնք կարողացել են նաև շրջակա միջավայրից օգտակար մոլեկուլներ սինթեզել իրենց նպատակների համար, առավելություններ են ստացել վերարտադրության մեջ։ Բնականաբար ընտրվել են համապատասխան ապտամերներ և ռիբոզիմներ:
Եվ հետո էվոլյուցիան արեց իր գործը. առաջացավ թարգմանչական ապարատը, և աստիճանաբար կատալիզի պատասխանատվությունը անցավ սպիտակուցներին: Գործիքներն այնքան հարմար են ստացվել, որ իրենց «տերերին» ստիպել են հեռանալ գործունեության բազմաթիվ ոլորտներից։

Ընթերցողն իրավունք ունի հարցնելու՝ ինչո՞ւ է ընդհանրապես անհրաժեշտ ՌՆԹ-ի էվոլյուցիան ուսումնասիրել, քանի որ հնագույն «ՌՆԹ աշխարհը» վերացել է։ Արդյո՞ք դա իսկապես միայն «մաքուր արվեստի» համար է, որպեսզի բավարարի ֆանատիկ հետազոտողների շահերը։ Այնուամենայնիվ, առանց անցյալը իմանալու, անհնար է հասկանալ ներկան: ՌՆԹ-ի էվոլյուցիայի և հնարավորությունների ուսումնասիրությունը կարող է առաջարկել նոր ուղղություններ ժամանակակից կենդանի բջիջներում տեղի ունեցող գործընթացների որոնման մեջ: Օրինակ, վերջերս հայտնաբերվել են հզոր երկշղթա ՌՆԹ գեների կարգավորման համակարգեր, որոնց օգնությամբ բջիջն իրեն պաշտպանում է վիրուսային վարակներից։ Այս հնագույն բջջային պաշտպանական համակարգը, ամենայն հավանականությամբ, շուտով իր ճանապարհը կգտնի թերապիայի մեջ:

Հետևաբար, զարմանալի չէ, որ մեր ժամանակներում նուկլեինաթթուների հետազոտությունները շարունակում են մնալ մոլեկուլային կենսաբանության ամենաթեժ կետերից մեկը: ՌՆԹ-ի յուրահատուկ հատկությունների շնորհիվ դրանք ավելի ու ավելի են օգտագործվում բժշկության և տեխնոլոգիայի մեջ: Անհիշելի ժամանակներում առաջացած «ՌՆԹ աշխարհը» ոչ միայն կշարունակի գոյություն ունենալ անտեսանելի կերպով
մեր բջիջներում, այլեւ վերածնվել նոր կենսատեխնոլոգիաների տեսքով։

Խմբագիրները ցանկանում են շնորհակալություն հայտնել Քիմիական կենսաբանության և հիմնարար բժշկության ինստիտուտի անձնակազմին
SB RAS Ph.D. n. Վ.Վ.Կովալյա, բ.գ.թ. n. S. D. Myzin and K. x. n. A. A. Bondar-ը հոդվածի պատրաստման հարցում օգնության համար

Կյանքի ընդհանուր ընդունված սահմանում չկա: Մենք գիտենք միայն մեկ կյանք՝ երկրային, և չգիտենք, թե դրա որ հատկություններն են անփոխարինելի ընդհանրապես ցանկացած կյանքի համար։ Նման երկու հատկություն կարելի է ենթադրել. Սա, առաջին հերթին, ժառանգական տեղեկատվության առկայությունն է, և երկրորդը, գործառույթների ակտիվ իրականացումը, որոնք ուղղված են ինքնասպասարկման և վերարտադրությանը, ինչպես նաև այս ամբողջ աշխատանքը կատարելու համար անհրաժեշտ էներգիայի ստացմանը:

Երկրի վրա ողջ կյանքը հաղթահարում է վերը նշված խնդիրները երեք դասի բարդ օրգանական միացությունների օգնությամբ՝ ԴՆԹ, ՌՆԹ և սպիտակուցներ: ԴՆԹ-ն իր վրա վերցրեց առաջին խնդիրը՝ ժառանգական տեղեկատվության պահպանումը: Երկրորդի համար պատասխանատու են սպիտակուցները՝ նրանք կատարում են բոլոր տեսակի ակտիվ «աշխատանքները»։ Նրանց աշխատանքի բաժանումը շատ խիստ է։

Երրորդ դասի նյութերի՝ ՌՆԹ-ի մոլեկուլները ծառայում են որպես միջնորդ ԴՆԹ-ի և սպիտակուցների միջև՝ ապահովելով ժառանգական տեղեկատվության ընթերցում: ՌՆԹ-ի օգնությամբ սպիտակուցի սինթեզն իրականացվում է ԴՆԹ-ի մոլեկուլում գրանցված «ցուցումների» համաձայն։ ՌՆԹ-ի որոշ գործառույթներ շատ նման են սպիտակուցներին (գենետիկական ծածկագրի ընթերցման և սպիտակուցի սինթեզի ակտիվ աշխատանք), մյուսները նման են ԴՆԹ-ի (տեղեկատվության պահպանում և փոխանցում): Իսկ ՌՆԹ-ն այս ամենը անում է ոչ միայնակ, այլ սպիտակուցների ակտիվ օգնությամբ։ Առաջին հայացքից ՌՆԹ-ն կարծես «երրորդ անիվ» լինի։ Սկզբունքորեն դժվար չէ պատկերացնել մի օրգանիզմ, որում ընդհանրապես ՌՆԹ չկա, և նրա բոլոր գործառույթները բաժանված են ԴՆԹ-ի և սպիտակուցների միջև։ Ճիշտ է, բնության մեջ նման օրգանիզմներ գոյություն չունեն։

Երեք մոլեկուլներից ո՞րն է հայտնվել առաջինը: Որոշ գիտնականներ ասացին. իհարկե, սպիտակուցները, քանի որ նրանք կատարում են ողջ աշխատանքը կենդանի բջջի մեջ, առանց դրանց կյանքն անհնար է: Նրանք առարկեցին. սպիտակուցները չեն կարող պահպանել ժառանգական տեղեկատվությունը, և առանց դրա կյանքը նույնիսկ ավելի անհնար է: Այսպիսով, ԴՆԹ-ն առաջինն էր:

Իրավիճակը թվում էր անլուծելի. ԴՆԹ-ն արժեք չունի առանց սպիտակուցների, սպիտակուցներն առանց ԴՆԹ-ի: Պարզվեց, որ նրանք պետք է հայտնվեին միասին, միաժամանակ, և դա դժվար է պատկերացնել։ Այս վեճերում «լրացուցիչ» ՌՆԹ-ի մասին գրեթե մոռացված է:

Հետագայում, սակայն, պարզվեց, որ շատ վիրուսներում ժառանգական ինֆորմացիան պահպանվում է ոչ թե ԴՆԹ, այլ ՌՆԹ մոլեկուլների տեսքով։ Բայց սա համարվում էր հետաքրքրասիրություն, բացառություն։ Հեղափոխությունը տեղի ունեցավ XX դարի 80-ական թվականներին, երբ հայտնաբերվեցին ռիբոզիմներ՝ կատալիտիկ հատկություններով ՌՆԹ մոլեկուլներ։ Ռիբոզիմները ՌՆԹ-ներ են, որոնք ակտիվ աշխատանք են կատարում, այսինքն՝ ինչ պետք է անեն սպիտակուցները:

Արդյունքում ՌՆԹ-ն «գրեթե ավելորդից» վերածվեց «գրեթե հիմնականի»։ Պարզվեց, որ նա և միայն նա կարող է կատարել կյանքի երկու հիմնական առաջադրանքները միանգամից՝ տեղեկատվության պահպանում և ակտիվ աշխատանք: Պարզ դարձավ, որ հնարավոր է լիարժեք կենդանի օրգանիզմ՝ չունենալով ոչ սպիտակուցներ, ոչ ԴՆԹ, որոնցում բոլոր գործառույթները կատարում են միայն ՌՆԹ մոլեկուլները։ Իհարկե, ԴՆԹ-ն ավելի լավ է պահում տեղեկատվություն, իսկ սպիտակուցներն ավելի լավ են «աշխատում», բայց դրանք մանրամասներ են: ՌՆԹ օրգանիզմները կարող էին ավելի ուշ ձեռք բերել սպիտակուցներ և ԴՆԹ, իսկ սկզբում ձեռք բերել առանց դրանց:

Այսպես ի հայտ եկավ ՌՆԹ աշխարհի տեսությունը, ըստ որի առաջին կենդանի էակները եղել են ՌՆԹ օրգանիզմներ՝ առանց սպիտակուցների և ԴՆԹ-ի։ Իսկ ապագա ՌՆԹ-ի օրգանիզմի առաջին նախատիպը կարող է լինել ավտոկատալիտիկ ցիկլը, որը ձևավորվել է ինքնավերարտադրվող ՌՆԹ մոլեկուլների՝ ռիբոզիմների միջոցով, որոնք ունակ են կատալիզացնելու իրենց սեփական օրինակների սինթեզը:

Անձամբ ես ՌՆԹ աշխարհի տեսությունը համարում եմ կենսաբանության տեսական մտքի ամենաակնառու ձեռքբերումներից մեկը։ Ճիշտն ասած, մենք կարող էինք այս մասին ավելի վաղ մտածել։ Ի վերջո, 1960-ական թվականներից հայտնի են դարձել երկու տեսակի ռիբոզիմներ, թեև այն ժամանակ դրանք ռիբոզիմներ չէին կոչվում: Դրանք են ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն (rRNA), որից պատրաստվում են թարգմանության (սպիտակուցների սինթեզ) մոլեկուլային «մեքենաներ»՝ ռիբոսոմներ, և փոխանցող ՌՆԹ (tRNA), որոնք թարգմանության ընթացքում անհրաժեշտ ամինաթթուները բերում են ռիբոսոմներին։

ՌՆԹ աշխարհի տեսությունը, սկզբում զուտ սպեկուլյատիվ, արագ «ձեռք է բերում» փորձնական տվյալներ։ Քիմիկոսները սովորել են ռիբոզիմներ ստեղծել գրեթե ցանկացած ցանկալի հատկանիշներով: Դա արվում է այսպես. Օրինակ, մենք ցանկանում ենք ստեղծել ՌՆԹ մոլեկուլ, որը կարող է ճշգրիտ ճանաչել և կապվել X նյութին: Դրա համար մեծ թվով տարբեր ՌՆԹ շղթաներ են սինթեզվում՝ ռիբոնուկլեոտիդները պատահական կարգով միմյանց միացնելով։ ՌՆԹ-ի մոլեկուլների առաջացած խառնուրդ պարունակող լուծույթը լցվում է X նյութով պատված մակերեսի վրա: Դրանից հետո մնում է միայն ընտրել և հետազոտել այն ՌՆԹ մոլեկուլները, որոնք կպչել են մակերեսին: Տեխնոլոգիան պարզ է, բայց այն իսկապես աշխատում է: Մոտավորապես այս կերպ են ստացվել ռիբոզիմներ, որոնք կատալիզացնում են նուկլեոտիդների սինթեզը, ամինաթթուներ ավելացնում ՌՆԹ-ին և կատարում բազմաթիվ այլ կենսաքիմիական ֆունկցիաներ։

ՌՆԹ աշխարհը Երկրի վրա կյանքի ծագման հիպոթետիկ փուլ է, երբ ռիբոնուկլեինաթթվի մոլեկուլների համույթները կատարում էին ինչպես գենետիկական տեղեկատվության պահպանման, այնպես էլ քիմիական ռեակցիաների կատալիզացման գործառույթը: Հետագայում նրանց ասոցիացիաներից առաջացավ ժամանակակից ԴՆԹ-ՌՆԹ-սպիտակուցային կյանք՝ արտաքին միջավայրից թաղանթով մեկուսացված։ ՌՆԹ-ի աշխարհի գաղափարն առաջին անգամ արտահայտվել է Կարլ Վոուզի կողմից 1968 թվականին, հետագայում մշակվել է Լեսլի Օրգելի կողմից և վերջապես ձևակերպվել Ուոլտեր Գիլբերտի կողմից 1986 թվականին:

Ամփոփում

Կենդանի օրգանիզմներում գրեթե բոլոր գործընթացները տեղի են ունենում հիմնականում սպիտակուցային ֆերմենտների շնորհիվ։ Սպիտակուցները, սակայն, չեն կարող ինքնուրույն վերարտադրվել և սինթեզվում են բջիջում de novo՝ հիմնվելով ԴՆԹ-ում պահվող տեղեկատվության վրա: Բայց ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը տեղի է ունենում միայն սպիտակուցների և ՌՆԹ-ի մասնակցության շնորհիվ: Ձևավորվում է մի արատավոր շրջան, որի պատճառով կյանքի ինքնաբուխ առաջացման տեսության շրջանակներում անհրաժեշտ էր գիտակցել ոչ միայն երկու դասի մոլեկուլների աբիոգեն սինթեզի, այլև բարդույթի ինքնաբուխ առաջացման ծայրահեղ կարևորությունը։ դրանց փոխկապակցման համակարգը։

1980-ականների սկզբին ՌՆԹ-ի կատալիտիկ ունակությունը հայտնաբերվել է ԱՄՆ-ում Տ. Չեկի և Ս. Ալթմանի լաբորատորիայում։ Ֆերմենտների անալոգիայով ՌՆԹ-ի կատալիզատորները կոչվում էին ռիբոզիմներ, որոնց հայտնագործության համար Թոմաս Չեկը 1989 թվականին արժանացավ քիմիայի Նոբելյան մրցանակի: Ավելին, պարզվել է, որ ռիբոսոմների ակտիվ կենտրոնը պարունակում է մեծ քանակությամբ rRNA։ ՌՆԹ-ները կարող են նաև կրկնապատկվել և ինքնակրկնօրինակվել:

Տᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, ՌՆԹ-ն կարող է գոյություն ունենալ լիովին ինքնավար՝ կատալիզացնելով «մետաբոլիկ» ռեակցիաները, օրինակ՝ նոր ռիբոնուկլեոտիդների սինթեզը և ինքնավերարտադրումը, պահպանելով ʼգեներացիայի հատկությունները դեպի կատալիտիկ ʼʼʼʼʼʼʼ: Պատահական մուտացիաների կուտակումը հանգեցրեց ՌՆԹ-ների առաջացմանը, որոնք կատալիզացնում են որոշ սպիտակուցների սինթեզը, որոնք ավելի արդյունավետ կատալիզատոր են, և այդ պատճառով այդ մուտացիաները ամրագրվեցին բնական ընտրության ընթացքում: Մյուս կողմից, առաջացել են գենետիկական տեղեկատվության մասնագիտացված պահեստներ՝ ԴՆԹ: Նրանց միջեւ որպես միջնորդ պահպանվել է ՌՆԹ։

ՌՆԹ-ի դերը ժամանակակից աշխարհում

ՌՆԹ-ի աշխարհի հետքերը մնացել են ժամանակակից կենդանի բջիջներում, և ՌՆԹ-ն ներգրավված է բջիջների կյանքի կարևոր գործընթացներում.

1) Բջիջներում էներգիայի հիմնական կրիչը՝ ATP-ն ռիբոնուկլեոտիդ է, այլ ոչ դեզօքսիռիբոնուկլեոտիդ:

2) Սպիտակուցի կենսասինթեզը գրեթե ամբողջությամբ իրականացվում է ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակների միջոցով.

Սուրհանդակային ՌՆԹ-ները ռիբոսոմներում սպիտակուցի սինթեզի ձևանմուշ են.

փոխանցող ՌՆԹ-ները ամինաթթուներ են փոխանցում ռիբոսոմներին և իրականացնում գենետիկ կոդը.

· Ռիբոսոմային ՌՆԹ-ն ռիբոսոմների ակտիվ կենտրոնն է, որը կատալիզացնում է ամինաթթուների միջև պեպտիդային կապերի ձևավորումը:

3) ՌՆԹ-ն նաև կարևոր է ԴՆԹ-ի վերարտադրության համար.

ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը սկսելու համար պահանջվում է ՌՆԹ այբբենարան (պրայմեր);

· ԴՆԹ-ի անսահման կրկնօրինակման համար, որը չի սահմանափակվում Հայֆլիկի սահմանով, էուկարիոտիկ բջիջներում քրոմոսոմների վերջավոր հատվածները (տելոմերներ) մշտապես վերականգնվում են տելոմերազ ֆերմենտի միջոցով, որը ներառում է ՌՆԹ կաղապար:

4) Հակադարձ արտագրման գործընթացում ՌՆԹ-ից ստացված տեղեկատվությունը վերագրվում է ԴՆԹ-ի:

5) ՌՆԹ-ի հասունացման գործընթացում օգտագործվում են տարբեր ՌՆԹ-ներ, որոնք չեն կոդավորում սպիտակուցներ, այդ թվում՝ փոքր միջուկային ՌՆԹ, փոքր միջուկային ՌՆԹ:

Միևնույն ժամանակ, շատ վիրուսներ պահպանում են իրենց գենետիկական նյութը ՌՆԹ-ի տեսքով և վարակված բջիջին փոխանցում են ՌՆԹ-ից կախված ՌՆԹ պոլիմերազը՝ դրա վերարտադրության համար:

Աբիոգեն ՌՆԹ սինթեզ

Ավելի պարզ միացություններից ՌՆԹ-ի աբիոգեն սինթեզը փորձնականորեն լիովին ապացուցված չէ: 1975 թվականին Մանֆրեդ Սամպերը և Ռուդիգեր Լյուիսը Eigen լաբորատորիայում ցույց տվեցին, որ խառնուրդում, որն ընդհանրապես չի պարունակում ՌՆԹ, բայց պարունակում է միայն նուկլեոտիդներ և Qβ ռեպլիկազ, ինքնավերարտադրվող ՌՆԹ-ն կարող է ինքնաբերաբար առաջանալ որոշակի պայմաններում:

2009 թվականին Մանչեսթերի համալսարանի մի խումբ գիտնականների՝ Ջոն Սաթերլենդի գլխավորությամբ, հաջողվեց ցույց տալ ուրիդինի և ցիտիդինի սինթեզման հնարավորությունը բարձր արդյունավետությամբ և ռեակցիայի արդյունքի ամրագրման աստիճանով (ինչպես նաև վերջի կուտակման հնարավորությամբ. արտադրանք) վաղ Երկրի պայմաններում։ Միևնույն ժամանակ, թեև պուրինային հիմքերի աբիոգեն սինթեզը ցուցադրվել է բավականին վաղուց (մասնավորապես, ադենինը հիդրոցյանաթթվի հնգտամեր է), դրանց գլիկոզիլացումը ադենոզինի և գուանոզինի ազատ ռիբոզի միջոցով մինչ այժմ ցուցադրվել է միայն անարդյունավետ տարբերակ.

ՌՆԹ-ի էվոլյուցիան

ՌՆԹ-ի մոլեկուլների էվոլյուցիայի ունակությունը հստակորեն ապացուցվել է մի շարք փորձերի ժամանակ։ Դեռևս ՌՆԹ-ի կատալիտիկ ակտիվության հայտնաբերումից առաջ նման փորձեր են կատարել Լեսլի Օրգելը և նրա գործընկերները Կալիֆորնիայում։ Օʜᴎ ավելացվել է փորձանոթի մեջ ՌՆԹ թույնով` էթիդիում բրոմիդով, որն արգելակում է ՌՆԹ-ի սինթեզը: Սկզբում սինթեզի արագությունը դանդաղեցրեց թույնը, բայց էվոլյուցիայի մոտ ինը «փորձանոթային սերունդներ» հետո բնական ընտրության միջոցով ստեղծվեց թունավորման դիմացկուն ՌՆԹ-ի նոր տեսակ: Հաջորդաբար կրկնապատկելով թույնի չափաբաժինները՝ բուծվեց ՌՆԹ-ի մի տեսակ, որը դիմացկուն էր իր շատ բարձր կոնցենտրացիաների նկատմամբ: Ընդհանուր առմամբ, փորձարկման ընթացքում փոխվել են 100 փորձանոթների սերունդներ (և շատ ավելի շատ ՌՆԹ սերունդներ, քանի որ սերունդները փոխվել են յուրաքանչյուր փորձանոթի ներսում): Թեև այս փորձի ժամանակ ՌՆԹ-ի կրկնօրինակը լուծույթին ավելացվել է հենց փորձարարների կողմից, Օրգելը պարզել է, որ ՌՆԹ-ները կարող են նաև ինքնաբուխ ինքնապատճենվել՝ առանց ֆերմենտի ավելացման, թեև շատ ավելի դանդաղ:

Ավելի ուշ լրացուցիչ փորձ է իրականացվել Մանֆրեդ Էյգենի գերմանական դպրոցի լաբորատորիայում։ Նա հայտնաբերեց ՌՆԹ-ի մոլեկուլի ինքնաբուխ առաջացումը փորձանոթում` սուբստրատով և ՌՆԹ-ի կրկնօրինակմամբ: Այն ստեղծվել է աստիճանաբար աճող էվոլյուցիայի միջոցով։

ՌՆԹ-ների (ռիբոզիմների) կատալիտիկ ակտիվության հայտնաբերումից հետո դրանց էվոլյուցիան համակարգչային կառավարվող ավտոմատացված սարքում դիտվել է 2008 թվականին Կալիֆորնիայի Սկրիփս հետազոտական ինստիտուտից Բրայան Փեգելի և Ջերալդ Ջոյսի փորձերի ժամանակ: Սելեկցիոն ճնշման դերը կատարող գործոնը սուբստրատի սահմանափակումն էր, որը ներառում էր օլիգոնուկլեոտիդներ, որոնք ռիբոզիմը ճանաչում և կցում էր իրեն, և նուկլեոտիդներ ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի սինթեզի համար: Պատճենները կառուցելիս երբեմն նկատվում էին թերություններ՝ մուտացիաներ, որոնք ազդում էին դրանց կատալիտիկ գործունեության վրա (գործընթացը արագացնելու համար խառնուրդը մի քանի անգամ մուտացիայի ենթարկվեց՝ օգտագործելով պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա՝ օգտագործելով «ոչ ճշգրիտ» պոլիմերազներ): Մոլեկուլներն ընտրվել են այս հիման վրա. միջավայրում արագորեն սկսեցին գերակշռել ամենաարագ պատճենվող մոլեկուլները: Այնուհետև խառնուրդի 90%-ը հեռացվեց, փոխարենը ավելացվեց թարմ խառնուրդ՝ սուբստրատով և ֆերմենտներով, և ցիկլը նորից կրկնվեց: 3 օրվա ընթացքում մոլեկուլների կատալիտիկ ակտիվությունն աճել է 90 անգամ՝ ընդհանուր 11 մուտացիաների պատճառով։

Այս փորձերը ապացուցում են, որ ՌՆԹ-ի առաջին մոլեկուլները պետք չէ ունենալ բավականաչափ լավ կատալիտիկ հատկություններ։ Oʜᴎ զարգացել է ավելի ուշ՝ էվոլյուցիայի ընթացքում բնական ընտրության ազդեցության տակ։

2009թ.-ին Մոնրեալի համալսարանի կանադացի կենսաքիմիկոսներ Կ. . Մոլեկուլը բաժանվել է 60 համեմատաբար անկախ կառուցվածքային բլոկների, որոնցից հիմնականը կատալիտիկ կենտրոնն է (պեպտիդիլ-տրանսֆերազային կենտրոն, PTC, պեպտիդիլ-տրանսֆերազային կենտրոն), որը պատասխանատու է տրանսպեպտիդացման (պեպտիդային կապի ձևավորման համար): Ցույց է տրվել, որ այս բոլոր բլոկները կարող են հաջորդաբար անջատվել մոլեկուլից՝ առանց դրա մնացած մասը ոչնչացնելու, մինչև մնա միայն մեկ տրանսպեպտիդացման կենտրոն։
Տեղակայված է ref.rf
Այնուամենայնիվ, այն պահպանում է տրանսպեպտիդացումը կատալիզացնելու ունակությունը: Եթե մոլեկուլի բլոկների միջև յուրաքանչյուր կապ ներկայացված է որպես սլաք, որն ուղղված է բլոկից, որը չի քայքայվում բաժանվելուց մինչև քանդված բլոկը, ապա այդպիսի սլաքները չեն կազմում մեկ փակ օղակ: Եթե հղումների ուղղությունը պատահական լիներ, ապա դրա հավանականությունը միլիարդից մեկից պակաս կլիներ: Հետևաբար, կապերի այս բնույթն արտացոլում է մոլեկուլի էվոլյուցիայում բլոկների աստիճանական ավելացման հաջորդականությունը, որը հետազոտողները կարողացել են մանրամասնորեն վերակառուցել: Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, համեմատաբար պարզ ռիբոզիմ, 23S-rRNA մոլեկուլի PTC կենտրոնը, որին այնուհետև ավելացվել են նոր բլոկներ, կարող է լինել կյանքի սկզբնաղբյուրում՝ բարելավելով սպիտակուցի սինթեզի գործընթացը: PTC-ն ինքնին բաղկացած է երկու սիմետրիկ շեղբերից, որոնցից յուրաքանչյուրը պահում է մեկ tRNA մոլեկուլի CCA «պոչը: Ենթադրվում է, որ նման կառուցվածքը առաջացել է մեկ սկզբնական շեղբի կրկնապատկման (կրկնապատկման) արդյունքում: Ֆունկցիոնալ ՌՆԹ-ներ (ռիբոզիմներ), որոնք կարող են կատալիզացնել: Տրանսպեպտիդացումը ստացվել է արհեստական էվոլյուցիայի միջոցով: Այս արհեստականորեն ստացված ռիբոզիմների կառուցվածքը շատ մոտ է այն պրոռիբոսոմի կառուցվածքին, որը հեղինակները «հաշվարկել են»:

ՌՆԹ-ի համաշխարհային օբյեկտների հատկությունները

Կան տարբեր ենթադրություններ այն մասին, թե ինչպիսի տեսք ունեն ինքնակրկնվող ՌՆԹ համակարգերը: Ամենից հաճախ ենթադրվում է ՌՆԹ ագրեգացնող թաղանթների ծայրահեղ կարևորությունը կամ ՌՆԹ-ի տեղադրումը միներալների մակերեսին և չամրացված ապարների ծակոտկեն տարածքում: 1990-ականներին Ա. Բ. Չետվերինը և նրա գործընկերները ցույց տվեցին ՌՆԹ-ի կարողությունը՝ մոլեկուլային գաղութներ ձևավորելու գելերի և պինդ սուբստրատների վրա, երբ այն ստեղծում է վերարտադրության համար պայմաններ: Տեղի ունեցավ մոլեկուլների ազատ փոխանակում, որոնք կարող էին բախման ժամանակ տարածքներ փոխանակել, ինչը ցուցադրվեց փորձարարական եղանակով։ Սրա հետ կապված գաղութների ամբողջ խումբը արագ զարգացավ:

Սպիտակուցների սինթեզի առաջացումից հետո գաղութները, որոնք կարող էին ֆերմենտներ ստեղծել, ավելի հաջող զարգացան: Էլ ավելի հաջողակ էին գաղութները, որոնք ձևավորեցին ԴՆԹ-ում տեղեկատվության պահպանման ավելի հուսալի մեխանիզմ և, վերջապես, արտաքին աշխարհից առանձնացան լիպիդային թաղանթով, որը կանխում էր նրանց մոլեկուլների ցրումը:

ՆախաՌՆԹ աշխարհներ

Կենսաքիմիկոս Ռ.Շապիրոն քննադատում է ՌՆԹ-աշխարհի վարկածը՝ համարելով, որ կատալիտիկ հատկություններով ՌՆԹ-ի ինքնաբուխ առաջացման հավանականությունը շատ ցածր է։ «Սկզբում եղել է ՌՆԹ» վարկածի փոխարեն նա առաջարկում է «ի սկզբանե եղել է նյութափոխանակություն» վարկածը, այսինքն՝ քիմիական ռեակցիաների բարդույթների առաջացում՝ նյութափոխանակության ցիկլերի անալոգներ՝ խցիկների ներսում տեղի ունեցող ցածր մոլեկուլային միացությունների մասնակցությամբ. տարածականորեն սահմանափակվում են ինքնաբուխ ձևավորված թաղանթներով կամ այլ փուլային սահմաններով՝ տարածքներ։ Այս հայեցակարգը մոտ է աբիոգենեզի համակցված վարկածին, որն առաջարկել է Ա. Ի. Օպարինը 1924 թվականին:

Աբիոգեն ՌՆԹ-ի սինթեզի մեկ այլ վարկած, որը նախատեսված է ՌՆԹ-ի սինթեզի ցածր գնահատված հավանականության խնդիրը լուծելու համար, 2004 թվականին առաջարկված պոլիարոմատիկ ածխաջրածինների աշխարհի վարկածն է և առաջարկում է ՌՆԹ մոլեկուլների սինթեզ՝ հիմնված պոլիարոմատիկ օղակների կույտի վրա:

Իրականում, «նախա-ՌՆԹ աշխարհների» երկու վարկածներն էլ չեն մերժում ՌՆԹ-ի աշխարհի վարկածը, այլ փոփոխում են այն՝ առաջնային նյութափոխանակության բաժանմունքներում կամ ասոցիացիաների մակերեսում ՌՆԹ-ի մակրոմոլեկուլների վերարտադրման սկզբնական սինթեզը դնելով՝ «ՌՆԹ աշխարհը» մղելով երկրորդ փուլ։ աբիոգենեզի.

Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի ակադեմիկոս Ա. Ս. Սպիրինը կարծում է, որ ՌՆԹ աշխարհը չէր կարող հայտնվել և գոյություն ունենալ Երկրի վրա, և դիտարկում է ՌՆԹ աշխարհի այլմոլորակային (հիմնականում գիսաստղերի վրա) ծագման և էվոլյուցիայի տարբերակը:

Կենսաբանական գիտությունների թեկնածու Ս.ԳՐԻԳՈՐՈՎԻՉ.

Իր պատմության ամենավաղ լուսաբացին, երբ մարդը ձեռք բերեց բանականություն և դրա հետ մեկտեղ վերացական մտածելու կարողություն, նա դարձավ ամեն ինչ բացատրելու անդիմադրելի անհրաժեշտության գերին։ Ինչու են արևն ու լուսինը փայլում: Ինչու են գետերը հոսում: Ինչպե՞ս է աշխարհը: Անշուշտ, ամենակարեւորներից մեկը ողջի էության հարցն էր։ Ապրողների, աճող և անշարժ մարդկանց միջև եղած կտրուկ տարբերությունը չափազանց ապշեցուցիչ էր անտեսելու համար:

Առաջին վիրուսը, որը նկարագրել է Դ.Իվանովսկին 1892 թվականին, ծխախոտի խճանկարային վիրուսն է։ Այս հայտնագործության շնորհիվ պարզ դարձավ, որ կան բջիջից ավելի պարզունակ կենդանի արարածներ։

Ռուս մանրէաբան Դ.Ի. Իվանովսկի (1864-1920), վիրուսաբանության հիմնադիր։

1924 թվականին Ա. Ի. Օպարինը (1894-1980) առաջարկեց, որ երիտասարդ Երկրի մթնոլորտում, որը բաղկացած է ջրածնից, մեթանից, ամոնիակից, ածխածնի երկօքսիդից և ջրային գոլորշուց, կարող են սինթեզվել ամինաթթուներ, որոնք այնուհետև ինքնաբերաբար միացվել են սպիտակուցների:

Ամերիկացի կենսաբան Օսվալդ Էյվերին բակտերիաների հետ փորձերի ժամանակ համոզիչ կերպով ցույց է տվել, որ հենց նուկլեինաթթուներն են պատասխանատու ժառանգական հատկությունների փոխանցման համար։

ՌՆԹ-ի և ԴՆԹ-ի համեմատական կառուցվածքը.

Ամենապարզ օրգանիզմի՝ Tetrahymena-ի ռիբոզիմի երկչափ տարածական կառուցվածքը։

Ռիբոսոմի սխեմատիկ ներկայացում, սպիտակուցի սինթեզի մոլեկուլային մեքենա:

«Էվոլյուցիայի in vitro» գործընթացի սխեման (Selex մեթոդ).

Լուի Պաստերը (1822-1895) առաջինն էր, ով հայտնաբերեց, որ նույն նյութի բյուրեղները՝ գինձաթթուն, կարող են ունենալ երկու հայելային-սիմետրիկ տարածական կոնֆիգուրացիաներ:

1950-ականների սկզբին Չիկագոյի համալսարանից (ԱՄՆ) Սթենլի Միլլերը կատարեց առաջին փորձը, որը նմանակեց քիմիական ռեակցիաները, որոնք կարող էին տեղի ունենալ երիտասարդ Երկրի պայմաններում:

Chiral մոլեկուլները, ինչպիսիք են ամինաթթուները, հայելային համաչափ են, ինչպես ձախ և աջ ձեռքերը: «Քիրալություն» տերմինն ինքնին գալիս է հունարեն «chiros» - ձեռք բառից:

ՌՆԹ աշխարհի տեսություն.

Գիտություն և կյանք // Նկարազարդումներ

Պատմության յուրաքանչյուր փուլում մարդիկ իրենց լուծումն են առաջարկել մեր մոլորակի վրա կյանքի հայտնվելու հանելուկին։ Հին մարդիկ, ովքեր չգիտեին «գիտություն» բառը, պարզ ու մատչելի բացատրություն գտան անհայտի համար. Այսպես հայտնվեցին աստվածները.

Հին քաղաքակրթությունների ծնունդից Եգիպտոսում, Չինաստանում, իսկ այնուհետև ժամանակակից գիտության բնօրրանում՝ Հունաստանում, մինչև միջնադարը «հեղինակների» դիտարկումներն ու կարծիքները ծառայել են որպես աշխարհը ճանաչելու հիմնական մեթոդ։ Մշտական դիտարկումները միանշանակորեն վկայում էին, որ կենդանիները, որոշակի պայմաններում, հայտնվում են անշունչից՝ մոծակներն ու կոկորդիլոսները՝ ճահճային ցեխից, ճանճերը՝ փտած սննդից, իսկ մկները՝ ցորենով ցողված կեղտոտ լվացքից: Կարևոր է միայն պահպանել որոշակի ջերմաստիճան և խոնավություն:

Միջնադարի եվրոպացի «գիտնականները», հենվելով աշխարհի ստեղծման կրոնական դոգմայի և աստվածային ծրագրերի անհասկանալիության վրա, կյանքի ծագման մասին հնարավոր համարեցին վիճել միայն Աստվածաշնչի և կրոնական գրվածքների շրջանակներում։ Աստծո ստեղծածի էությունը հնարավոր չէ ըմբռնել, այլ կարելի է միայն «ճշգրտել»՝ օգտագործելով սուրբ տեքստերից ստացված տեղեկություններ կամ լինելով աստվածային ներշնչանքի ազդեցության տակ: Վարկածների փորձարկումն այն ժամանակ համարվում էր վատ բարքեր, իսկ սուրբ եկեղեցու կարծիքը կասկածի տակ դնելու ցանկացած փորձ դիտվում էր որպես տհաճ արարք, հերետիկոսություն և սրբապղծություն։

Կյանքի իմացությունը ջուր էր քշում: Հին Հունաստանի փիլիսոփաների նվաճումները գիտական մտքի գագաթնակետը մնացին երկու հազար տարի: Դրանցից առավել նշանակալիցներն էին Պլատոնը (մ.թ.ա. 428/427 - 347 թթ.) և նրա աշակերտ Արիստոտելը (Ք.ա. 384 - 322 թթ.): Պլատոնը, ի թիվս այլ բաների, առաջարկեց սկզբնապես անշունչ նյութը կենդանացնելու գաղափարը՝ դրա մեջ անմահ ոչ նյութական հոգու՝ «հոգեբանության» ներարկման շնորհիվ։ Այսպես ի հայտ եկավ ոչ կենդանիներից կենդանի էակների ինքնաբուխ առաջացման տեսությունը։

Գիտության «փորձ» մեծ բառը եկել է Վերածննդի ժամանակ: Երկու հազար տարի պահանջվեց, որպեսզի մարդը որոշի կասկածել հին գիտնականների հեղինակավոր հայտարարությունների անփոփոխությանը: Մեզ հայտնի առաջին կտրիճներից մեկը իտալացի բժիշկ Ֆրանցիսկո Ռեդին էր (1626 - 1698 թթ.): Նա կատարեց չափազանց պարզ, բայց արդյունավետ փորձ՝ մի կտոր միսը դնելով մի քանի անոթների մեջ, որոնցից մեկը ծածկված էր խիտ կտորով, մյուսները՝ շղարշով, իսկ երրորդը՝ բաց թողնված։ Այն փաստը, որ ճանճերի թրթուրները զարգանում էին միայն բաց անոթներում (որոնց վրա ճանճերը կարող էին վայրէջք կատարել), բայց ոչ փակ անոթներում (որոնք դեռ ունեին օդ), կտրուկ հակասում էր Պլատոնի և Արիստոտելի կողմնակիցների համոզմունքներին անհասկանալի կյանքի ուժի մասին: օդը և անշունչ նյութը կենդանի նյութի վերածելով:

Այս և նմանատիպ փորձերը նշանավորեցին գիտնականների երկու խմբերի՝ վիտալիստների և մեխանիստների միջև կատաղի մարտերի շրջանի սկիզբը: Վեճի էությունը հարցն էր. «Կենդանի էակների գործունեությունը (և արտաքին տեսքը) կարելի՞ է բացատրել ֆիզիկական օրենքներով, որոնք կիրառելի են նաև անշունչ նյութի համար»: Վիտալիստները նրան բացասական պատասխան են տվել։ «Բջիջ՝ միայն բջջից, բոլոր կենդանի արարածները՝ միայն կենդանի մեկից»։ 19-րդ դարի կեսերին առաջ քաշված այս դիրքորոշումը դարձավ վիտալիզմի դրոշը։ Այս վեճի մեջ ամենապարադոքսալն այն է, որ նույնիսկ այսօր, իմանալով մեր մարմինը կազմող ատոմների և մոլեկուլների «անշունչ» էությունը և ընդհանուր առմամբ համաձայնվելով մեխանիկական տեսակետի հետ, գիտնականները չունեն ծագման հնարավորության փորձարարական հաստատում։ անշունչ նյութից բջջային կյանքի մասին: Դեռևս ոչ մեկին չի հաջողվել կենդանի օրգանիզմներից դուրս առկա «անօրգանական» «դետալներից» «կազմել» նույնիսկ ամենապրիմիտիվ բջիջը։ Այսպիսով, այս դարակազմիկ վեճի վերջնական կետը դեռ պետք է դրվի։

Այսպիսով, ինչպե՞ս կարող էր կյանք առաջանալ Երկրի վրա: Կիսելով մեխանիստների դիրքորոշումները՝ անշուշտ ամենահեշտ է պատկերացնել, որ կյանքը նախ պետք է ծագեր ինչ-որ շատ պարզ, պարզունակ ձևով: Բայց, չնայած կառուցվածքի պարզությանը, այն դեռ պետք է լինի Կյանք, այսինքն՝ մի բան, որն ունի մինիմալ շարք հատկություններ, որոնք տարբերում են կենդանին ոչ կենդանիից:

Որո՞նք են դրանք, կյանքի համար կարևոր այս հատկությունները: Ի՞նչն է իրականում տարբերում ապրողին ոչ ապրողից:

Մինչև 19-րդ դարի վերջը գիտնականները համոզված էին, որ բոլոր կենդանի արարածները կառուցված են բջիջներից, և սա ամենաակնհայտ տարբերությունն է անշունչ նյութի միջև։ Սա համարվում էր վիրուսների հայտնաբերումից առաջ, որոնք թեև ավելի փոքր են, քան բոլոր հայտնի բջիջները, բայց կարող են ակտիվորեն վարակել այլ օրգանիզմներ, բազմանալ դրանցում և ծնել նույն (կամ շատ նման) կենսաբանական հատկություններով սերունդներ: Հայտնաբերված առաջին վիրուսը՝ ծխախոտի խճանկարային վիրուսը, նկարագրել է ռուս գիտնական Դմիտրի Իվանովսկին (1864-1920 թթ.) 1892 թ. Այդ ժամանակից ի վեր պարզ դարձավ, որ բջիջներից ավելի պարզունակ արարածները նույնպես կարող են հավակնել Կյանք կոչվելու իրավունքին։

Վիրուսների հայտնաբերումը, այնուհետև կենդանի էակների նույնիսկ ավելի պարզունակ ձևերը՝ վիրոիդները, ի վերջո հնարավորություն ընձեռեցին ձևակերպել այն հատկությունների նվազագույն փաթեթը, որոնք անհրաժեշտ և բավարար են ուսումնասիրվող օբյեկտը կենդանի կոչվելու համար: Նախ, այն պետք է կարողանա վերարտադրել իր տեսակը: Սա, սակայն, միակ պայմանը չէ։ Եթե կյանքի հիպոթետիկ սկզբնական նյութը (օրինակ՝ պարզունակ բջիջը կամ մոլեկուլը) ի վիճակի լիներ ստեղծել միայն իր ճշգրիտ պատճենները, այն, ի վերջո, չէր կարողանա գոյատևել երիտասարդ Երկրի փոփոխվող շրջակա միջավայրի պայմանների և այլոց ձևավորման պայմաններում։ , ավելի բարդ ձևերը (էվոլյուցիան) անհնար կդառնան։ Հետևաբար, մեր ենթադրյալ պարզունակ «առաջին կյանքի նյութը» կարող է սահմանվել որպես մի բան, որը դասավորված է հնարավորինս պարզ, բայց միևնույն ժամանակ ունակ է փոխել և փոխանցել իր հատկությունները ժառանգներին:

Կենդանի օրգանիզմներում գրեթե բոլոր գործընթացները տեղի են ունենում հիմնականում սպիտակուցային բնույթի ֆերմենտների շնորհիվ։ Սպիտակուցները, սակայն, չեն կարող ինքնուրույն վերարտադրվել և սինթեզվում են բջիջում de novo՝ հիմնվելով ԴՆԹ-ում պահվող տեղեկատվության վրա: Բայց ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը տեղի է ունենում միայն սպիտակուցների և ՌՆԹ-ի մասնակցության շնորհիվ: Ձևավորվում է մի արատավոր շրջան, որի պատճառով կյանքի ինքնաբուխ առաջացման տեսության շրջանակներում անհրաժեշտ էր գիտակցել ոչ միայն երկու դասի մոլեկուլների աբիոգեն սինթեզի, այլև բարդույթի ինքնաբուխ առաջացման անհրաժեշտությունը։ դրանց փոխկապակցման համակարգը, որի հավանականությունը չափազանց փոքր է։

Այսպիսով, ՌՆԹ-ն կարող է գոյություն ունենալ լիովին ինքնուրույն՝ կատալիզացնելով «նյութափոխանակության» ռեակցիաները, օրինակ՝ նոր ռիբոնուկլեոտիդների սինթեզը և ինքնավերարտադրվելով՝ պահպանելով կատալիտիկ հատկությունները «սերունդից» մինչև «սերունդ»։ Պատահական մուտացիաների կուտակումը հանգեցրեց ՌՆԹ-ների առաջացմանը, որոնք կատալիզացնում են որոշ սպիտակուցների սինթեզը, որոնք ավելի արդյունավետ կատալիզատոր են, և այդ պատճառով այդ մուտացիաները ամրագրվեցին բնական ընտրության ընթացքում: Մյուս կողմից, առաջացել են գենետիկական տեղեկատվության մասնագիտացված պահեստներ՝ ԴՆԹ: Նրանց միջեւ պահպանվել է ՌՆԹ՝ որպես միջնորդ։

Կան տարբեր ենթադրություններ այն մասին, թե ինչպիսի տեսք ունեն ինքնակրկնվող ՌՆԹ համակարգերը: Առավել հաճախ ենթադրվում է ՌՆԹ ագրեգացնող թաղանթների կամ ՌՆԹ-ի տեղադրման անհրաժեշտությունը միներալների մակերեսին և չամրացված ապարների ծակոտկեն տարածությունում: 1990-ականներին Ա. Բ. Չետվերինը և նրա գործընկերները ցույց տվեցին ՌՆԹ-ի կարողությունը՝ մոլեկուլային գաղութներ ձևավորելու գելերի և պինդ սուբստրատների վրա, երբ այն ստեղծում է վերարտադրության համար պայմաններ: Տեղի ունեցավ մոլեկուլների ազատ փոխանակում, որոնք կարող էին բախման ժամանակ տարածքներ փոխանակել, ինչը ցուցադրվեց փորձարարական եղանակով։ Սրա հետ կապված գաղութների ամբողջ խումբը արագ զարգացավ:

Կենսաքիմիկոս Ռ.Շապիրոն քննադատում է ՌՆԹ-աշխարհի վարկածը՝ համարելով, որ կատալիտիկ հատկություններով ՌՆԹ-ի ինքնաբուխ առաջացման հավանականությունը շատ ցածր է։ «Սկզբում եղել է ՌՆԹ» վարկածի փոխարեն նա առաջարկում է «սկզբում նյութափոխանակություն» վարկածը, այսինքն՝ ցածր մոլեկուլային միացությունների մասնակցությամբ քիմիական ռեակցիաների բարդույթների առաջացում՝ նյութափոխանակության ցիկլերի անալոգներ։ տեղի է ունենում խցիկների ներսում՝ տարածականորեն սահմանափակված ինքնաբերաբար ձևավորված թաղանթներով կամ այլ փուլային սահմաններով՝ տարածքներով: Այս հայեցակարգը մոտ է աբիոգենեզի համակցված վարկածին, որն առաջարկել է Ա. Ի. Օպարինը 1924 թվականին:

Իրականում, «նախա-ՌՆԹ աշխարհների» երկու վարկածներն էլ չեն մերժում ՌՆԹ-ի աշխարհի վարկածը, այլ փոփոխում են այն՝ պնդելով ՌՆԹ-ի մակրոմոլեկուլների վերարտադրման սկզբնական սինթեզը առաջնային նյութափոխանակության խցերում կամ ասոցիացիաների մակերեսին՝ առաջ մղելով «ՌՆԹ աշխարհը»: մինչև աբիոգենեզի երկրորդ փուլ.