До ДНК были другие коды: учёные нашли следы вымершей жизни
Мы привыкли думать, что генетический код, по которому построена вся жизнь на Земле, был собран как конструктор: сначала простые детали, потом сложные. Но новое исследование переворачивает эту стройную картину. Оказывается, одни из самых «сложных» аминокислот — серосодержащие — появились в коде гораздо раньше, чем считалось. А это значит, что до нашего генетического кода могли существовать другие, ныне вымершие.
Исследование показывает, что первые живые организмы отдавали предпочтение коротким аминокислотам и комплексным соединениям серы гораздо раньше, чем считалось ранее. Это открытие ставит под сомнение классическую гипотезу эволюции генетического кода и предполагает существование вымерших генетических кодов, предшествовавших современной ДНК.
Вся история началась со знаменитого эксперимента Миллера-Юри 1952 года. Тогда учёные пропустили электрические разряды через смесь газов, имитирующую атмосферу древней Земли, и получили аминокислоты — строительные блоки жизни. Эксперимент стал краеугольным камнем гипотезы о том, что жизнь собралась из простых молекул, которые были доступны «бесплатно».
Но вот загвоздка: в том эксперименте не получилось ни одной серосодержащей аминокислоты. Просто потому, что серу не добавили в колбу. И на основе этого учёные сделали вывод, что сера в генетическом коде — явление позднее.
Однако сера была одним из самых распространённых элементов на древней Земле. Исключать её из уравнения — странно. Исследователи из Университета Аризоны и Университета Альберты решили подойти к вопросу иначе: не через лабораторные эксперименты, а через анализ реальных древних белков.
Они применили метод секвенирования, чтобы заглянуть в прошлое вплоть до LUCA — последнего универсального общего предка всего живого, который жил около 4 миллиардов лет назад. Вместо того чтобы анализировать целые белки, они сосредоточились на коротких сегментах — белковых доменах. Это как изучать не весь автомобиль, а колёса, которые переживают многие модели.
И результаты оказались сенсационными. Короткие аминокислоты действительно набирались первыми. Но серосодержащие и металл-связывающие аминокислоты появились в коде гораздо раньше, чем предполагалось. А более 400 семейств последовательностей уходят корнями ещё глубже LUCA, и в них уже есть ароматические аминокислоты вроде триптофана и тирозина.
«Генетический код — это удивительная вещь, в которой строка ДНК или РНК преобразуется в белки с использованием 20 различных аминокислот, — объясняет Джоанна Масел из Университета Альберты. — Это невероятно сложный процесс, и он почти оптимален для целого ряда вещей. Ему пришлось эволюционировать поэтапно».
Главный вывод: наш генетический код — не единственно возможный и, вероятно, не первый. До него существовали другие коды, которые сейчас вымерли. И это открывает захватывающие перспективы для астробиологии. Марс, Энцелад, Европа богаты серой. Если жизнь зарождалась там, её химия могла быть другой, но теперь мы знаем, на какие биосигнатуры обращать внимание.
