Главная
Репликатор (от лат. replicatio — «возобновление») — теоретическая система, которая способна к репликации то есть к размножению, раздвоению с определенными наследственными изменениями. По теории зарождения жизни должен быть первый организм, являющийся предком для всего живого. Репликатор — является неклеточной формой жизни, то есть не состоит из клеток. Теория биохимической эволюции говорит о зарождении жизни путем сложных биохимических реакций и превращений, таким образом, теоретически в первичном бульоне могли произойти химические реакции, благодаря которым появилась крупная молекула способная к репликации.
Репликатор мог появиться в мелких водоемах, в которых содержалось большое количество органических и неорганических соединений, возможно репликатор образовался при реакции этих веществ. Советский биолог Александр Иванович Опарин, который ввел термин «первичный бульон» предположил, что в этих водоемах могли находится мономеры различных биополимеров. Поэтому, скорее всего репликатор представлял из себя белок, нуклеинувую кислоту или другой биополимер.
Учёные выдвинули множество вариантов о строении и работе репликатора:
- Одинокий рибозим
- Рибозимы-лигазы
- Репликация РНК без энзимов
Одинокий рибозим
Предположительно репликатор мог представлять из себя рибозим, то есть РНК, которая катализировала репликацию таких же цепочек РНК.
Рибозим мог выходить в роле матричной цепи, которая строила цепь комплементарную себе и катализировала синтез новой РНК. На данный момент в лабораториях уже научились строить такие цепи. Их длинна достигает 200 нуклеотидов, что достаточно много для рибозима.
Такой репликатор будет обладать мутационной изменчивостью. Точечные мутации будут изменять последовательность нуклеотидов, его последующие репликации будут сохранять эту последовательность нуклеотидов, они в свою очередь будут мутировать, изменяя последовательность. Таким образом, получается репликатор, который действительно реплицируется и при этом происходят наследственные изменения.
Рибозимы-лигазы
Репликатор-рибозим мог не синтезировать новые цепи РНК, а лигировать их (соединять крупную молекулу РНК из более мелких частей).
Один рибозим катализирует лигирование, то есть рибозим-лигаза является матрицей для сборки нескольких олигонуклеотидов, эти олигонуклеотиды соединяются с рибозимом по принципу комплементарности. Такая репликация схожа с простым синтезом нуклеотидов, однако, на матричной цепи рибозимы происходит лигирование.
Ученые выяснили, что для молекулы рибонуклеиновой кислоты гораздо легче «сшиться» из более мелких частей РНК, чем синтезироваться по 1 нуклеотиду. Поэтому этот вариант репликатора более вероятен, что живое произошло от рибозимы-лигазы.
Неферментативная репликация РНК
Неферментативная реплкация РНК отличается от рибозимы только тем, что в присутствии ионов магния на цепи РНК могут полимеризироваться комплементарные нуклеотиды без энзимов.
Версия появления
Зарождение жизни варьируется от 3 до 4 млрд лет (архей). Именно в этот момент появился репликатор. Нуклеотиды, из которых состоят цепочки РНК представлены азотистыми основаниями, рибозой и фосфорной кислотой, поэтому в первичном бульоне было много аммиака, метана, фосфора, других органических веществ, водорода и воды. В архее было очень сильная геологическая активность, поэтому репликатор появился в теплых водоемах с множеством различных веществ, активных элементов и возможно мономеров.
На сегодняшний день существует множество экстремофилов, которые являются очень простыми (прокариотическими) клетками. Такие клетки являются очень похожими на первую клетку, которая эволюционировала и неклеточного организма. Первая клетка имела очень простое строение, она называется ЛУКА (английское сокращение). Репликаторы долго эволюционировали, чтобы стать такими простыми клетками.