Цікавості

На ранній Землі, де поверхню бомбардувало потужне ультрафіолетове (УФ) випромінювання і ще не було озонового шару, еволюція ДНК могла залежати від несподіваної молекулярної переваги. Нове дослідження, про яке повідомляє SсіТесhDаіly, вказує, що тимін — одна з «цеглинок» ДНК — міг діяти як своєрідний молекулярний сонцезахисний фільтр і допомагати раннім генетичним системам пережити жорстке сонячне випромінювання.Сучасна ДНК використовує тимін, тоді як в однонитковій РНК його аналогом є урацил. Парадокс у тому, що тимін формально більш схильний до УФ-ушкоджень, ніж урацил. Однак команда з Техаського університету А&М припускає, що саме характер цих ушкоджень міг дати тиміну еволюційну перевагу.

Тимін спрямовує ушкодження у більш зворотну форму

Професор Пітер Рентзепіс (Реtеr Rеntzеріs) з кафедри електротехніки та обчислювальної техніки Техаського університету А&М та його колеги Кейван Хош Абаді (Кеyvаn Кhоsh Аbаdy) і Негар Карпуразар (Nеgаr Каrроurаzаr) порівняли поведінку тиміну й урацилу під контрольованим УФ-опроміненням. Умови в лабораторії були підібрані так, щоб нагадувати інтенсивне випромінення, з яким стикалися молекули на первісній Землі.Дослідники застосували методи біофотоніки — галузі, що використовує світло для вивчення біологічних об’єктів. Вони вимірювали, як молекули поглинають, випромінюють і розсіюють світло, використовуючи абсорбційну, флуоресцентну та раманівську спектроскопію.За словами Хоша Абаді, результати показали, що тимін «спрямовує» УФ-ушкодження у форму, яку легше повернути назад. Це означає, що ранні генетичні молекули могли виживати не завдяки повному уникненню ушкоджень, а завдяки їх контролю та здатності до самовідновлення.У цьому сенсі тимін поводився як молекулярний сонцезахисний крем: він поглинав шкідливу УФ-енергію і локалізував ушкодження в самих азотистих основах, не даючи їм поширюватися на більш вразливі частини молекули. Такий механізм міг зробити системи на основі тиміну більш стійкими й сприяти переходу від РНК-подібних попередників до ДНК.

Походження будівельних блоків життя

Команда планує перейти до ще раннішого етапу історії життя і дослідити, як саме тимін, урацил та інші компоненти перших генетичних систем взагалі опинилися разом.Хош Абаді зазначає, що вчені хочуть з’ясувати, чи формувалися хімічні «цеглинки» життя повністю на Землі, чи частина з них була доставлена метеоритами з космосу, а вже потім включена до складу ранніх генетичних молекул. Це має допомогти краще зрозуміти, як саме зародилися перші інформаційні системи, здатні до спадковості та еволюції.

Світлові «відбитки» для виявлення мікроорганізмів

Отримані вимірювання важливі не лише для реконструкції молекулярної еволюції. Дослідники зафіксували чіткі спектральні «підписи» — характерні візерунки взаємодії молекул зі світлом. Такі підписи можуть мати прикладне значення.За словами Хоша Абаді, ці спектральні характеристики потенційно можна використати для створення швидших і чутливіших методів виявлення патогенів. Вони також можуть допомогти контролювати, наскільки ефективно УФ-дезінфекція інактивує мікроорганізми, зокрема в системах очищення води.Робота демонструє, як фундаментальні питання про походження життя можуть поєднуватися з практичними завданнями — від розуміння еволюції ДНК до розробки нових інструментів для біобезпеки та водоочищення.Стаття Тимін міг захищати давню ДНК від ультрафіолету і спрямовувати її еволюцію з'явилася спочатку на Цікавості.