Ученые создали самовоспроизводящуюся молекулу

Фото: nature.comУченым удалось создать полностью искусственную молекулу, способную без какой-либо сторонней помощи самовоспроизводиться, пишет Nature. Специалисты говорят, что воспроизводство себе подобных - это один из важнейших признаков и принципов всех живых существ на Земле. Новая разработка, вероятно, сможет пролить свет на основы происхождения жизни, а также помочь в реализации концепции создания так называемой синтетической жизни.

Тем, кто считает данные достижения недостаточными, биологи говорят следующее - новые порожденные молекулы при попадании в соответствующую среду воспроизводятся и дальше, причем дальнейший процесс репликации происходит все быстрее и быстрее. Точно так же происходит и развитие всех живых эмбрионов.

"Очевидно, что сделанное нами относится больше не к области химии, а к области биологии. Надеюсь, что позже нам удастся воссоздать молекулы со всеми фундаментальными свойствами жизни: функционированием, размножением и эволюцией", - говорит Джеральд Джойс, биохимик из Научно-исследовательского института города Ла-Джолла в штате Калифорния (США).

Джойс говорит, что их разработка отдаленно напоминает РНК живых существ. По предположению современных исследователей, первые формы жизни на нашей планете не имели ДНК для хранения генетической информации, вместо этого они использовали молекулы РНК, которые, в отличие от молекул ДНК, могут выступать катализаторами химических реакций.

"Мы стараемся понять самые первые шаги жизни на нашей планете", - говорит Джойс.

Калифорнийские специалисты говорят, что в естественных условиях в основе всех РНК есть специальные ферменты - рибоэнзимы, однако в искусственной молекуле от них было решено отказаться, чтобы создать всю биологическую цепочку буквально с нуля. Сейчас часть работ уже завершена и созданное соединение способно выполнять простую, но очень важную функцию: разделяться на две более короткие РНК-подобные молекулы, после чего каждая из новосозданных молекул сама достраивает половину недостающего биологического материала.

Биологи говорят, что молекула неплохо себя копирует, но все-таки этот процесс не похож на деление клеток в природе. Реплицированные клетки способны далее делиться, но в конечном итоге, за счет других биологических примесей РНК-подобные соединения окончательно распадаются и молекулы более не способны делиться. Кроме того, молекулы "второго поколения" не способны взаимодействовать друг с другом.

Для того, чтобы исключить процесс "засорения" биологического материала, специалисты изменили молекулу таким образом, чтобы она могла воспроизводить аналог функционирующего РКН-рибоэнзима, кроме того, молекулы научились обмениваться ферментами. Таким образом, получилась перекрестная репликация. Популяция идет попарно и до тех пор, пока минимально необходимого количества материала не останется в молекулах.

Далее группа ученых намерена усложнить процесс репликации молекул, добавив в него важную биологическую концепцию - естественный отбор. Внеся некоторые химические изменения в рибоэнзимы, у специалистов получилось 288 различных комбинаций молекул, которые могут выступать строительными блоками, а могут таковыми и не являться.

"В итоге у нас получилось странное подобие теории Дарвина: из процесса размножения у нас вышли несколько пар победителей и несколько пар "проигравших" молекул, которые не смогли воссоздать новые структуры. "Проигравшие" молекулы я бы уже не назвал живыми", - рассказывает Джойс.