Вчені виявили рибозим, здатний ремонтувати розриви в молекулах РНК, що дає нові докази існування «РНК-світу» на ранній Землі.

Теорія «первинного бульйону» пояснює появу життя на Землі як процес формування перших простих будівельних блоків із неорганічних сполук у первісному океані. Головним кандидатом на роль першої молекули життя є РНК, яка, на відміну від ДНК, не лише зберігає інформацію, а й може згортатися у тривимірні структури — рибозими, що виконують функції ферментів і прискорюють хімічні реакції.

До сьогодні залишалося незрозумілим, як початкові молекули РНК захищалися від руйнівного впливу середовища і відновлювали розриви у своїх ланцюгах. Нове дослідження, проведене шляхом лабораторної штучної еволюції, виявило рибозим, який спеціалізується на «ремонті» РНК. Цей механізм працює так: при розриві ланцюга на кінці утворюється фосфатна група — хімічний маркер ушкодження. Рибозим розпізнає цю ділянку за специфічною послідовністю нуклеотидів і за допомогою іонів магнію пришвидшує реакцію склеювання розриву у 100 тисяч разів, створюючи міцний «місток».

Під час ремонту утворюється рідкісна 2'-5'-хімічна зв’язок, що майже не зустрічається в сучасних живих організмах, але експерименти підтвердили її безпечність і функціональність. Це відкриття підтримує гіпотезу існування «РНК-світу», у якому одна молекула виконувала роль носія інформації, будівельника та ремонтника, забезпечуючи життєдіяльність перших організмів.

Крім розгадки еволюційних загадок, відкритий рибозим має потенціал для медицини. Оскільки багато хвороб, зокрема вірусні інфекції та деякі види раку, викликають утворення дефектних РНК, новий рибозим може стати основою для створення точних систем ранньої діагностики і лікування, здатних безпомилково розпізнавати патологічні послідовності.

Додатково відомо, що основи для ДНК і РНК могли надходити на Землю з космосу — їх сліди знаходять у зразках ґрунту з астероїдів Рюгу і Бенну. У лабораторних умовах відтворено процес, коли амінокислоти самостійно приєднувалися до нитки РНК, що могло призвести до появи перших білкових молекул. Появу органічних сполук стимулювали мікромолнії в атмосфері стародавньої Землі, а перші клітинні оболонки формувалися за участі кремнію.

Інформація базується на даних лабораторних експериментів із штучної еволюції молекул РНК, оприлюднених Kristian Le Vay та Hannes Mutschler.