Исследователи из Германии продемонстрировали, что крошечные поры в вулканических породах молодой Земли могли создать идеальные условия для репликации молекул и способствовать химической эволюции с образованием все более длинных генетических последовательностей.
Поры в вулканических породах примордиальной Земли могли оказаться
идеальными условиями для репликации длинных нитей ДНК.
Рисунок из Nature Chemistry.
Одной из загадок, возникших при моделировании химической эволюции и появления жизни на Земле, является то, что более короткие цепочки реплицируют с большей скоростью, чем более длинные, «выигрывая гонку» за строительные блоки. Эта тенденция указывает на то, что утрата информации является более выгодным процессом, чем ее умножение и образование длинных нитей.
Тем не менее, Дитер Браун (Dieter Braun) с коллегами из Университета Людвига Максимиллиана из Мюнхена полагают, что условия, которые могли способствовать протеканию процесса преумножения генетической информации, а также концентрированию молекул в первичном бульоне, могли быть созданы миллионы лет назад внутри крошечных разломов разогретых скальных пород вулканического происхождения на дне мирового океана.
Коллеги Брауна предполагают, что термический градиент внутри пористых пород является простым и весьма распространенным явлением для ранней Земли. Наличие такого градиента может решить большое количество задач, связанных с тайной происхождения жизни.
Исследователи провели эксперимент, моделировавший условия внутри индивидуальных пор в породе. Они погружали стеклянные капилляры в поток воды, содержащий ДНК различной длины и нагревали эти капилляры с одного конца, создавая температурный градиент. Результаты эксперимента показали, что нуклеиновые кислоты оказались захваченными капиллярами, причем они накапливались с одного конца капилляра, формируя карман с повышенной концентрацией нитей ДНК. На следующем этапе в раствор были поданы праймеры, маркированные красными флуоресцентными метками, нуклеотиды и полимеразы, после чего систему заставляли функционировать в течение нескольких часов. Фрагменты нуклеиновых кислот получали возможность к репликации при перемещении между нагретыми и охлажденными участками трубки.
Браун поясняет, что поры миллиметрового размера могут аккумулировать молекулы, поддерживать их репликацию в ходе термических циклов, а также захватывать их из внешней среды. Такой процесс способствует репликации более длинных цепей ДНК – в ходе эксперимента было обнаружено, что реплицируют молекулы ДНК с длиной в 75 и более нуклеотидов, в то время как более короткие вымываются из капилляра. По словам Брауна, такая тенденция удачно подходит для эволюции генетической информации, и поры скальных пород вполне могли выступать в качестве микромасштабных «инкубаторов» для кирпичиков жизни.
Мэтью Паунер (Matthew Powner), исследующий образование жизни в Университетском Колледже Лондона, отмечает, что рассуждения немецких коллег кажутся ему вполне убедительными. По его словам, ранее был продемонстрирован термофоретически-инициируемый рост везикул, а новые результаты демонстрируют возможность термофоретической селекции полинуклеотидов. Он добавляет, что если такую информацию по селекции удастся совместить с наблюдением мутаций и затем эволюции, можно будет наблюдать и изучать много интересных вещей.
По материалам Nature Chemistry
Источник: chemport.ru
