Утраченные истоки жизни: ученые выяснили, откуда мог взяться универсальный генетический код

Фото: Science photo library

Ученые давно восхищаются универсальным генетическим кодом — биохимическим языком, общим для почти всех организмов. Однако происхождение и эволюционный путь этого кода остаются спорными. Недавнее исследование, проведенное под руководством Савсана Вехби, докторанта кафедры генетики Аризонского университета, предлагает пересмотреть общепринятые представления о том, как развивался этот код, пишет University of Arizona.

В исследовании, опубликованном в журнале PNAS, утверждается, что последовательность набора аминокислот в процессе эволюции генетического кода противоречит сложившемуся научному консенсусу. В работе ученых подчеркивается, что на ранних этапах развития жизни в код, скорее всего, сначала включались более мелкие и простые молекулы аминокислот, а более сложные присоединялись к нему позже. Эта последовательность, а также доказательства того, что металл-связывающие аминокислоты появились раньше, чем ожидалось, ставят под сомнение основополагающие идеи, в том числе основанные на экспериментах, подобных эксперименту Урея-Миллера 1952 года.

В этом знаменитом исследовании, моделировавшем условия ранней Земли, не удалось получить серные аминокислоты, несмотря на то, что сера была в изобилии на ранней Земле, что привело к неточным предположениям об их включении в код. Соавтор работы, Данте Лауретта, ученый-планетолог, подчеркнул последствия этих переосмыслений для астробиологии. Он отметил, что понимание богатой серой природы ранней жизни может помочь в поиске внеземной жизни, особенно на таких небесных телах, как Марс и Европа, где преобладают сернистые соединения. Эта идея поможет ученым определить потенциальные биосигнатуры в инопланетной среде.

Методология команды стала еще одним важным шагом вперед. Вместо того чтобы анализировать полные последовательности белков, они сосредоточились на белковых доменах — коротких участках, которые остались неизменными со времен последнего универсального общего предка (LUCA). Такой подход позволил выявить эволюционные закономерности, выходящие даже за пределы LUCA. В частности, древние последовательности предпочитали аминокислоты с ароматическими кольцевыми структурами, которые появляются поздно в современном генетическом коде, что вовсе говорит о существовании более ранних, ныне исчезнувших генетических кодов. Старший автор исследования, Джоанна Масел отметила сложность генетического кода и его почти оптимальную эффективность, удивляясь его поэтапной эволюции. Она предположила, что эти открытия намекают на утраченные генетические системы, предшествовавшие универсальному коду, которые формировали раннюю жизнь.

Исследование ученых объединило молекулярную биологию и эволюцию, чтобы продвинуть научное понимание биохимических корней жизни. По данным Национального института здоровья США, расшифровка происхождения генетического кода не только углубляет понимание учеными биоразнообразия Земли, но и способствует развитию биотехнологий и медицинских исследований, определяя точки эволюционного давления в молекулярных системах.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ARDinform