Вопрос о том, что появилось раньше — клетки или молекулы РНК, долгое время оставался одной из главных загадок эволюции. Без защитных мембран уязвимые молекулы РНК в условиях ранней Земли было крайне сложно найти друг друга и выжить в агрессивной среде. Ученые предполагают, что решение кроется в способности РНК самостоятельно формировать жидкоподобные капли, которые концентрируют молекулы и защищают их. Новое исследование под руководством специалистов из Университета Буффало, опубликованное в журнале Nature Communications, объясняет, почему именно РНК так склонна к образованию таких структур.
Исследование, проведенное совместно с коллегами из Принстонского университета, показало, что даже минимальные химические различия между РНК и ДНК определяют их поведение. Эксперименты выявили, что РНК начинает формировать капли при температуре примерно на 10 °C ниже, чем ДНК с аналогичными последовательностями. Кроме того, внутри капель молекулы РНК легче образуют взаимосвязанные сети, превращая жидкость в гелеобразную структуру, что могло обеспечить лучшую защиту в суровых условиях древней планеты.
Ключевую роль в этом процессе играет наличие в сахарной группе РНК атома кислорода, отсутствующего в ДНК. Эта группа, называемая 2′-гидроксилом, помогает молекулам сильнее взаимодействовать с ионами магния и удерживать меньше воды вокруг своего остова. С помощью микроскопии, рентгеновского рассеяния и компьютерного моделирования исследователи доказали, что именно это различие облегчает сборку РНК в капли при нагревании. Дополнительная проверка с помощью химической модификации этой группы подтвердила, что удаление кислорода снижает способность РНК к конденсации и меняет свойства образующихся структур.
