Компьютерра PDA N138 (01.10.2011-07.10.2011) (Журнал «Компьютерра») - страница 22
Первое. Выяснено, что супермолекула 23S-рРНК имеет несколько уровней структуры, хранящих "память" о её предыстории и её постепенном совершенствовании.
Небольшая часть 23S-рРНК кишечной палочки (показана красным) обладает активностью того же типа, что и вся конструкция, только более слабой. Это самая эволюционно старая часть молекулы. Каждая из последующих добавок увеличивала эффективность работы этой молекулярной машины.
Вторую проблему решают представления о первичности роли РНК. В ключевых взаимодействиях ДНК и белка между ними всегда оказывается РНК. РНК способна к матричному копированию, как ДНК, и обладает ферментативной активностью, как белок. Иногда молекулы РНК напоминают преджизнь.
Начну с опытов А.Б. Четверина, выполненных в Институте белка РАН. В чашку Петри (такую, в какой выращивают культуры бактерий) помещают гель, содержащий РНК-нуклеотиды (мономеры РНК) и белок (РНК-синтетазу), способный собирать их по матрице. Достаточно ненадолго приоткрыть чашку хоть в помещении, хоть на открытом воздухе, чтобы со временем на поверхности геля появились... колонии размножающейся РНК. Эти молекулы летают в воздухе. Попав на среду, позволяющую им самовоспроизводиться, они размножаются и конкурируют друг с другом! В конкретных условиях эксперимента преимущество будут иметь одни или другие типы последовательностей. При засевании новых чашек выращенными на среде культурами РНК эти культуры будут эволюционировать в сторону оптимальных для данных условий последовательностей.
Колонии РНК на поверхности двух чашек Петри. Иллюстрация из статьи А.Б. Четверина в сборнике "Проблемы присхождения жизни" (М.: ПИН РАН, 2009. - 258 с.). Сборник можно найти в сети; очень рекомендую...
Интересный результат, полученный Четвериным и его коллегами, заключается в описании рекомбинации (обмена участками РНК), спонтанно происходящей в присутствии ионов Mg>2+. А кроме того, метод колоний РНК перспективен для диагностики многих болезней...
На Западе чаще изучают эволюцию РНК в жидкости. С одной стороны в реактор втекает "пищевая" смесь, с другой - выходит отработанная жидкость с молекулами РНК. Конечно, "пища" для этой РНК-овой преджизни очень особая: её важный компонент - белки РНК-синтетазы. Зато в таких условиях можно по-настоящему изучать закономерности отбора и изменчивости на уровне автокаталитических реакций.
Пример эволюции трёх культур РНК в направлении повышения эффективности использования изменённого (по сравнению с предшествовавшими условиями культивирования) реагента. Красная и синяя линии описывают популяции РНК, которые имели заранее накопленный резерв изменчивости вследствие мутаций при самокопировании. Чёрная линия соответствует популяции из идентичных молекул.