Многие читатели наверняка знакомы с фундаментальным молекулярным принципом живой природы. Согласно ему, ДНК хранит в себе закодированную информацию с генетическими «чертежами» организма, а РНК ограничивается ролью временной рабочей копии, главная задача которой — правильно собирать белки. В самом общем виде это действительно так, однако молекулярная биология устроена несколько тоньше. Возможно, в далёком прошлом молекулы РНК объединяли в себе функционал белков и ДНК, создавая первичные условия для зарождения жизни на Земле. В этом материале мы с вами не станем углубляться в хитросплетения палеобиохимии, но расскажем, как РНК может хранить наследственную информацию на конкретных примерах из современного мира.
С точки зрения органической химии, РНК отличается от ДНК не так уж сильно. Обе нуклеиновые кислоты представляют собой длинные молекулы из нуклеотидов, азотистые основания которых составляют генетический «текст». Основания РНК могут связываться друг с другом попарно, по принципу комплементарности: аденин с урацилом, а гуанин с цитозином. Несмотря на отдельные различия биомолекул, РНК обладает фундаментальным свойством к сохранению генетической информации, так как её последовательности нуклеотидов могут кодировать структуру и белков, и самих рибонуклеиновых кислот.
РНК-наследование — это не просто теоретическая возможность, а доказанный факт. В природе существуют условно живые организмы, многие из которых обходятся вообще без ДНК. Речь идёт об обширной группе РНК-вирусов, вызывающих простудные, кишечные и неврологические инфекции, геморрагические лихорадки и тяжёлые системные заболевания. Генетический материал таких вирусов упакован в белковую оболочку. Она служит не только защитой, но и «ключом» для проникновения в цитоплазму, где запускается синтез копий вирусных РНК.
Представители более узкой категории ретровирусов, таких как ВИЧ, идут ещё дальше. Их код также записан в РНК, но на её матрице внутри клетки-хозяина собирается ДНК-копия, которая встраивается в чужой геном. Так инфекционные агенты могут годами «маскироваться» внутри клетки, используя её ресурсы для размножения. Кроме того, в природе существуют вироиды — субвирусные частицы, у которых нет и белковой оболочки. Весь «организм» представляет собой крошечную кольцевую РНК. Несмотря на предельную простоту, вироиды способны заражать растения, копируя себя внутри их клеток и передавая свои свойства по наследству.
В заключение давайте попробуем разобраться с ещё одним важным вопросом. Если РНК так хорошо справляется с хранением наследственной информации, почему клеточные организмы, от бактерий до человека, перешли на ДНК? Всё дело в сложности долгосрочного хранения. РНК химически нестабильна и легко распадается в воде. Кроме того, обычно она существует в виде одной цепочки, поэтому возникшую в ходе копирования ошибку исправить очень трудно. Для вирусов высокая частота мутаций — это преимущество. Так они достаточно быстро адаптируются к иммунному ответу хозяина. Но для сложных форм жизни такая нестабильность губительна, и их наследственная информация остаётся надёжно защищена в двойной спирали ДНК.
Автор текста Иван Стефанов
Изображение: Magnific
