Ученые из США и ЮАР доказали, что короткие нуклеотидные цепочки РНК могут спонтанно соединяться друг с другом, образуя крупные молекулы.

Эта способность является необходимой для возникновения в первичном бульоне соединений с ферментативной активностью, хранящих генетическую информацию.

Согласно гипотезе РНК-мира, предшественниками живых клеток были молекулы-ферменты (рибозимы), способные копировать сами себя (реплицировать). Известно, что такие соединения являются крупными и сложными. Они должны были образовываться из более мелких молекул через процесс, называемый лигированием, когда две нуклеотидные цепочки связываются концами. Однако такую реакцию осуществляет отдельная группа ферментов (лигаз), поэтому РНК-мир был бы невозможен без наличия рибозимов, обеспечивающих свое собственное лигирование.

Ученые оценили способность молекул к самолигированию. R18 проявляла очень низкую активность, однако самая маленькая цепочка (R18-T4) присоединяла к себе самые разные РНК-молекулы. С увеличением длины цепочки лигазная активность падала, и молекула могла связываться лишь с определенными субстратами. По словам специалистов, так рибозимы приобретают специфичность, характерную для ферментов в живых клетках.

Результаты исследования показали, что на ранних этапах РНК-мира крупные молекулы появлялись через слияние лигаз с различными мелкими рибонуклеиновыми цепочками. Такие соединения изначально не могли эффективно выполнять ферментативные функции, вроде самокопирования, однако уже обладали специфичностью к определенным субстратам. В ходе молекулярной эволюции их способность к репликации увеличивалась.