21.03.2013 23:37

Скоростные мутации повлияли на развитие новых живых форм на нашей планете. Быстрее всего новые мутации происходят у вироидов, являющихся патогенами растений. Вироиды – короткие кольцевидные молекулы РНК, которые не кодируют никаких молекул белка и существуют исключительно за счет ферментов тех клеток, которые они инфицировали.

До недавнего времени обладателями самой скоростной мутацией считались РНК-вирусы, имеющие более сложное устройство по сравнению с вироидами, у которых даже нет белковой оболочки.

Группа исследователей под руководством Сельмы Гаго, из Института молекулярной и клеточной биологии растений Испании, первой смогла дать оценку скорости, с какой появляются мутации в РНК-последовательности вироида «Chrysanthemum chloroticmottle viroid» (CChMVd). Данный вироид – короткая молкула РНК, в составе которой всего 399 нуклеотидов. Для проведения исследования ученые в условиях лаборатории инфицировали растения вироидом CChMVd, а затем вели наблюдение за тем, как процесс развивается дальше. Внутри зараженных клеток появлялись новые копии вироида, т.е. проходила репликация. В составе РНК CChMVd есть участок, включающий 15 нуклеотидов, и этот участок сохраняет свои вид от одной репликации к другой и т.д. без изменений, отвечая за копирование РНК вироидного типа внутри клетки растения-хозяина.

Учитывая фатальность мутаций на данном участке, а также к нему прилегающих, для новых копий вироида, становится возможным отслеживание количества таких мутаций по соотношению мутантов-вироидов, которые образовались на последней из стадий репликации внутри растительных клеток. 
Удалось установить скорость мутации, т.е. происходящей случайно замены одного нуклеотида при репликации на другой. Эта скорость составила 0,0025 замен на один нуклеотид на одну репликацию. Получается, что каждое копирование вироидной РНК CChMVd, которая состоит из 399 нуклеотидов, вызывает новую мутацию, причиной которой становятся ошибки при копировании последовательности. Превосходство данной скорости над скоростью мутаций РНК-вирусов составляет два порядка. По причине простого устройства вироидов подобные ошибки, которые образуются в ходе простейшего акта размножения, в целом не оказывают практически никакого влияния на популяции вироидов.

При этом функционирование геномов, отличающихся большей сложностью, даже таких относительно просто устроенных, как вирусные геномы, тем более геномов многоклеточных растений и животных, при подобной скорости было бы невозможно. Ученые, проводившие исследование, считают его итоги наглядным доказательстовм того, что именно в результате того, что система повышения качественности геномной репликации развивалась и усложнялась, ускорялись и становились сложнее формы жизни на нашей планете.

21.03.2013 23:37

Есть предположения, что зарождение жизни произошло не на нашей планете, а случилось извне – органические молекулы попали на Землю из космоса. Возможность такого варианта рассмотрели ученые Института цитологии РАН, обобщив результаты проводимых ими в течение нескольких лет исследований, которые были направлены на изучение синтеза органических веществ в условиях околоземной орбиты.

Околоземная орбита представляет собой уникальный полигон для исследования возможности образования в космосе биологических молекул. Проведя эксперименты, как на орбите, так и в лабораторных условиях Земли, ученые сделали вывод о возможности протекания в космосе синтеза нуклеотидов, являющихся составными элементами нуклеиновый кислот. Вполне возможно, что такие молекулы достигли поверхности нашей планеты и стали причиной зарождения жизни.

Местом проведения экспериментов стали орбитальные станции «Мир» и «Салют-7», а также спутники «Бион-11» и «Космос-2044». Поверхность орбитальной станции в ходе эксперимента рассматривалась в качестве верхнего слоя, входящего в оболочку малых тел Солнечной системы, в которой возможно было протекание абиогенных реакций. Для экспериментов была разработана серия специальных приборов, в которые помещались образцы, выполнявшие функцию сырья для синтеза компонентов, входящих в нуклеиновые кислоты. Использовались также сложные устройства, измеряющие температуру и уровень радиации. Приборы были размещены на поверхности орбитальной станции, при этом контрольные образцы находились внутри ее. Ученым удалось установить отсутствие влияния невесомости на синтез нуклеотидов.

На спутниках эксперименты проводились в течение 14 дней, на станциях они длились намного большее время. В течение этого периода времени на образцы оказывали влияние разные дозы гамма-лучей и ультрафиолетовых лучей, температурные перепады на приборах были в промежутке от минус 30 до плюс 100 °С. Несмотря на это, во всех образцах происходил синтез нуклеотидов. 
Данная реакция эффективна по-разному в зависимости от условий. При длительном течении полета происходило разрушение синтезированных нуклеотидов, при высоких показателях температуры эффективность реакции была больше, чем под воздействием гамма-излучения и УФ-лучей. То, какую роль играют различные источники энергии, ученые выясняли в условиях лаборатории. Не зависимо от того, какие факторы оказывали влияние на количественные характеристики реакции, продуктом этой реакции было всегда одно и то же.