Білки є фундаментальними будівельними елементами життя, однак у сучасних організмах вони утворюються лише завдяки складним клітинним машинам — рибосомам. Відкрите питання походження життя завжди ставило перед науковцями парадокс: як могли з’явитися перші білки, якщо для їхнього синтезу потрібні вже готові білкові комплекси? Дослідження хіміків з University College London пропонує новий шлях вирішення цієї загадки, показуючи, що перші білки могли формуватися без участі рибосом.
Команда під керівництвом професора Меттью Паунера описала у журналі Nature реакцію, яка дозволяє амінокислотам — основним складовим білків — з’єднуватися з молекулами РНК. Цей процес відбувався без ферментів, використовуючи лише прості сполуки сірки, відомі як тіоефіри. В сучасних клітинах подібні молекули й досі відіграють ключову роль у численних біохімічних реакціях.
Дослідники продемонстрували, що активовані амінокислоти можуть приєднуватися до кінців РНК-дуплексів у водному середовищі. Це дозволяло уникати хаотичних реакцій та забезпечувало високу ефективність — у деяких випадках понад 70 відсотків молекул успішно зв’язувалися. На наступному етапі ці амінокислоти з’єднувалися між собою, утворюючи короткі пептиди, які є безпосередніми попередниками білків. Уся реакція проходила в нейтральному водному середовищі, що робить її цілком можливою за умов ранньої Землі — у прибережних лагунах, невеликих водоймах чи навіть у крижаних розсолах.
Ключовим відкриттям стало те, що тіоефіри, споріднені з коензимом А, універсальним компонентом усіх сучасних клітин, здатні напряму пов’язати енергетичну хімію з генетичним кодом та процесом білкового синтезу. Це створює місток між простими хімічними реакціями і складними біологічними процесами, які згодом стали основою життя.
Таким чином, дослідження знімає одне з найскладніших питань у біохімії — так зване «курка чи яйце»: адже сьогодні білки утворюються за участю РНК та рибосом, але самі ці механізми не могли виникнути без попередніх білків. Новий сценарій демонструє, що РНК могла самостійно каталізувати формування перших пептидів, поступово приводячи до виникнення складніших систем. Це відкриття не лише наближає нас до розгадки походження життя на Землі, але й формує підґрунтя для пошуку подібних процесів на інших планетах.