Исследователи из MRC Laboratory of Molecular Biology (LMB) в Кембридже, Англия, недавно заявили, что им удалось обнаружить РНК-полимеразу длиной 45 нуклеотидов, способную воспроизводить саму себя с высокой точностью. Gianni et al. (2026) представили свои результаты в статье журнала Science под названием «Небольшой полимеразный рибозим, способный синтезировать самого себя и свою комплементарную цепь» (A small polymerase ribozyme that can synthesize itself and its complementary strand).

Организация UK Research and Innovation недавно также опубликовала материал «Прорыв ученых в области химии проливает свет на происхождение жизни» (Scientists’ chemical breakthrough sheds light on origins of life), где приводится цитата ведущего автора Эдоардо Джанни, подчеркивающего достижение своей команды:

«Выявление небольшой РНК делает саму идею того, что самовоспроизводящаяся РНК могла возникнуть спонтанно, гораздо более вероятной, и благодаря своему размеру она смогла скопировать всю себя и свой шаблон – в отличие от предыдущих работ, где копировались лишь небольшие фрагменты».

Однако химик-органик Джеймс Тур и биомедик Роб Штадтлер в прошлом году подвергли подобные утверждения критике в подкасте, показав, что во всех случаях происхождение и функционирование представленной РНК зависят от значительного вмешательства исследователей:

«Новое исследование не подтверждает достоверность гипотезы «РНК-мира», а, напротив, ещё больше демонстрирует её неправдоподобность».

Происхождение QT45

Исследователи проявили большую изобретательность при создании молекулы РНК QT45, которая способна соединять активированные тринуклеотиды (цепочки из трёх нуклеотидов с дополнительными фосфатными группами для облегчения соединения), используя матричную цепь в качестве ориентира. Название связано с тем, что эта РНК «довольно крошечная» (quite tiny) – всего 45 нуклеотидов. Для сравнения, большинство РНК-полимераз содержит более 150 нуклеотидов. Меньший размер объясняется тем, что добавлять по три нуклеотида за раз к растущей цепи значительно легче, чем по одному, поскольку триплет легче и надёжнее связывается с матрицей.

Создание РНК-репликатора потребовало нескольких этапов:

● Генерация триллионов молекул РНК со случайными последовательностями с использованием передовых лабораторных методов.

● Проведение 11 раундов мутаций и отбора для получения нескольких РНК-мотивов [специфические, повторяющиеся структурные элементы в молекулах РНК, имеющие схожую структуру или последовательность нуклеотидов – прим. перев.], способных присоединять тринуклеотид к растущей цепи.

● Проведение ещё 7 раундов отбора для повышения эффективности.

В своём подкасте Джеймс Тур и Роб Штадтлер объясняют, почему РНК, хотя бы отдалённо похожая на QT45, не могла образоваться на ранней Земле. Один нуклеотид состоит из сахара рибозы, одного из четырёх оснований (A, C, G и U), которые различают нуклеотиды, и фосфатной группы. Реакции, приводящие к образованию сахара и оснований, также создают множество других молекул. Кроме того, все три компонента должны соединиться строго в правильных позициях. Вероятность того, что несколько нуклеотидов образуются в одном месте и правильно соединятся между собой, чрезвычайно мала, поскольку каждый нуклеотид гораздо легче связывается с другими молекулами.

Если предположить, что одна из миллиона молекул является активированным нуклеотидом – крайне оптимистичная оценка – то вероятность образования РНК длиной 10 нуклеотидов составляет менее одного шанса на миллион, возведённого в десятую степень, то есть примерно 1 к 10⁶⁰ (1 на 1 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000 000). Такое количество молекул размером с РНК из 10 нуклеотидов не могло бы естественным образом образоваться за всю историю Земли. Вероятность формирования РНК длиной 45 нуклеотидов на ранней Земле по сути равна нулю.

Кроме того, количество раундов отбора, необходимых для появления высокофункциональной самокопирующейся РНК, указывает на то, что вероятность существования случайной последовательности, способной выполнять эту функцию с устойчивой скоростью и точностью, чрезвычайно мала. Даже если бы гипотетические инопланетяне доставили на раннюю Землю тонны случайных цепей нуклеотидов, вероятность того, что хотя бы одна из них окажется способной к самокопированию вблизи зарождающейся протоклетки, была бы ничтожно малой.

Поддерживаемая (искусственно обеспеченная) саморепликация

Джеймс Тур и Роб Штадтлер также подробно описывают, что экспериментальный протокол, необходимый для поддержания репликации, требует исключительной точности. Этот и подобные эксперименты, по их мнению, не имеют отношения к происхождению жизни по следующим причинам:

● В исследовании использовались активированные цепочки из трёх нуклеотидов, которые в природных условиях были бы чрезвычайно редкими. Концентрации, необходимые для поддержания репликации, на много порядков превышают возможные естественные.

● Для поддержания репликации требуются триллионы копий самокопирующейся РНК на миллилитр воды. При этом даже появление одной такой молекулы считается крайне маловероятным.

● Для запуска репликации необходим праймер. В эксперименте использовались триллионы копий праймера длиной 10 нуклеотидов для инициирования транскрипции (синтеза комплементарной цепи). В природных условиях, вероятно, не существовало бы ни одной такой молекулы.

● Сначала в эксперименте использовали QT45 для транскрипции комплементарной цепи. Этот этап требовал точной концентрации ионов магния, чтобы часть молекул QT45 была свернута и функциональна, а другая часть оставалась развернутой и служила матрицей. Исследователи охлаждали систему до −7 °C при строго заданном pH в течение 28 дней, обеспечивая протекание транскрипции.

● Затем условия эксперимента изменяли, чтобы QT45 могла транскрибировать комплементарную цепь и тем самым создавать новые копии самой себя. Для этого требовались другие условия: более низкий pH, меньшая концентрация ионов магния, более низкая концентрация матрицы и добавление цепочки из 6 нуклеотидов. Кроме того, систему нагревали до значительно более высокой температуры и дополнительно снижали pH для разделения цепей.

● Для облегчения процесса транскрипции добавлялись различные реагенты, включая поверхностно-активные вещества и буферные растворы, которые в природе не встречаются.

Такие строго специфические условия и тщательно организованные этапы не имеют аналогов в каких-либо природных средах, которые могли бы существовать на ранней Земле.

Необходимость откровенности

Исследователи понимают, что их эксперимент не отражает реалистичные условия ранней Земли. Тем не менее они надеются, что он по крайней мере даёт представление о схожих процессах, которые могли происходить. Они исходят из предположения, что жизнь возникла исключительно в результате естественных физических и химических процессов, поэтому их подход логичен с учётом их философских установок.

Однако им следовало бы представлять свои результаты широкой публике с гораздо большей откровенностью. Кроме того, им стоит признать, что любой, кто допускает возможность замысла, может рассматривать их исследование как ещё одно свидетельство в пользу необходимости разумного агента в происхождении жизни.