Втрачені витоки життя: вчені з'ясували, звідки міг узятися універсальний генетичний код

Учені давно захоплюються універсальним генетичним кодом — біохімічною мовою, спільною для майже всіх організмів. Однак походження та еволюційний шлях цього коду залишаються спірними. Нещодавнє дослідження, проведене під керівництвом Савсана Вехбі, докторанта кафедри генетики Аризонського університету, пропонує переглянути загальноприйняті уявлення про те, як розвивався цей код, пише University of Arizona.

У Фокус.Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найцікавіші новини зі світу науки!

У дослідженні, опублікованому в журналі PNAS, стверджується, що послідовність набору амінокислот у процесі еволюції генетичного коду суперечить сформованому науковому консенсусу. У роботі вчених підкреслюється, що на ранніх етапах розвитку життя до коду, найімовірніше, спочатку включалися дрібніші та простіші молекули амінокислот, а складніші приєднувалися до нього пізніше. Ця послідовність, а також докази того, що метал-зв'язувальні амінокислоти з'явилися раніше, ніж очікувалося, ставлять під сумнів основоположні ідеї, зокрема й ті, що ґрунтуються на експериментах, подібних до експерименту Урея-Міллера 1952 року.

У цьому знаменитому дослідженні, що моделювало умови ранньої Землі, не вдалося отримати сірчані амінокислоти, незважаючи на те, що сірки було вдосталь на ранній Землі, що призвело до неточних припущень щодо їхнього включення в код. Співавтор роботи, Данте Лауретта, вчений-планетолог, підкреслив наслідки цих переосмислень для астробіології. Він зазначив, що розуміння багатої сірої природи раннього життя може допомогти в пошуку позаземного життя, особливо на таких небесних тілах, як Марс і Європа, де переважають сірчисті сполуки. Ця ідея допоможе вченим визначити потенційні біосигнатури в інопланетному середовищі.

Методологія команди стала ще одним важливим кроком уперед. Замість того щоб аналізувати повні послідовності білків, вони зосередилися на білкових доменах — коротких ділянках, які залишилися незмінними з часів останнього універсального спільного предка (LUCA). Такий підхід дозволив виявити еволюційні закономірності, що виходять навіть за межі LUCA. Зокрема, стародавні послідовності надавали перевагу амінокислотам з ароматичними кільцевими структурами, що з'являються пізно в сучасному генетичному коді, що зовсім свідчить про існування більш ранніх, нині зниклих генетичних кодів. Старша авторка дослідження, Джоанна Масел відзначила складність генетичного коду та його майже оптимальну ефективність, дивуючись його поетапній еволюції. Вона припустила, що ці відкриття натякають на втрачені генетичні системи, що передували універсальному коду, які формували раннє життя.

Дослідження вчених об'єднало молекулярну біологію та еволюцію, щоб просунути наукове розуміння біохімічних коренів життя. За даними Національного інституту здоров'я США, розшифровка походження генетичного коду не тільки поглиблює розуміння вченими біорізноманіття Землі, а й сприяє розвитку біотехнологій і медичних досліджень, визначаючи точки еволюційного тиску в молекулярних системах.

Раніше Фокус писав чому брати і сестра не є копіями, всупереч усталеним переконанням. Розвінчуючи поширені міфи, експертка дослідила захопливий світ генетики та непередбачувану ДНК, якою ми ділимося з братами та сестрами.

Також Фокус писав про поліпшення технології редагування генів CRISPR. Нова версія показує, що підвищення точності технології CRISPR-Cas9 знижує ризик трансформації ракових клітин під час генної терапії.