Дослідники виявили, що деякі фрагменти нашої ДНК можуть копіюватися в нові місця. Копії, отримані з одного гена, активного в клітинах мозку людини, здається, пройшли ще далі: потрапили до вірусу.Вчені знайшли два такі послідовності, отримані з гена BC200, всередині вірусу molluscum contagiosum, який інфікує нашу шкіру і викликає невеликі підняті ураження.Це відкриття виявляє незвичайне генетичне подвійне життя. BC200 отримав клітинну роль мільйони років тому, але зберіг здатність виробляти копії, які вставляються в інші місця.Дослідження, опубліковане в Science, припускає, що цей рух триває протягом еволюції приматів, сприяючи відмінностям між людськими геномами і переносив послідовності, отримані з BC200, через межу між людьми і вірусом.Але вірус не просто забрав ген з клітини мозку, і нічого не вказує на те, що він отримав щось, що нагадує функцію мозку. Що ці послідовності насправді роблять всередині вірусу, поки що невідомо.BC200 працює інакше, ніж більшість генів: він пропускає етап кодування білка, виробляючи коротку молекулу РНК, яка особливо поширена в нейронах.Лабораторні експерименти показують, що ця РНК допомагає регулювати виробництво білка. Однак її точна фізіологічна роль залишається погано зрозумілою.Ген, який особливо активний в одній тканині, не означає, що його ДНК існує тільки там. Більшість клітин з ядром містять в основному ту ж генетичну інформацію. Відрізняється лише те, які гени вони використовують і наскільки активно.Називати BC200 "геном мозку" описує його активність у нейронах.Його походження лежить в трансposable елементі, одному з мобільних ДНК послідовностей, які часто називають "стрибучими генами". Деякі з них роблять копії самих себе, які потрапляють в нові місця, поки оригінал залишається на місці.Попередник BC200 закріпився у спільного предка мавп і людиноподібних приблизно 35-55 мільйонів років тому. Близько 40 мільйонів років тому він був залучений для клітинної ролі, очевидно, в регулюванні виробництва білка в нейронах.Таке залучення зазвичай супроводжується втратою мобільності. BC200, здається, зберіг обидві здібності."Якимось чином еволюція не змогла розплутати ці дві речі", - говорить Седрік Фешотт з Університету Корнелла.Команда, до складу якої входять дослідники з Капітального нормального університету в Китаї та Університету Техасу в Арлінгтоні, перевірила доступні геноми вірусів віспи на наявність послідовностей, схожих на мобільні генетичні елементи.Два послідовності, отримані з BC200, виділялися у вірусі molluscum contagiosum. Одна охоплювала весь домен, отриманий з Alu, регіон, успадкований від його мобільного предка. Інша була коротшою і неповною з обох кінців.Отже, те, що виявилося у вірусі, - це фрагменти, отримані з BC200, а не повна, цілісна копія самого гена.Дослідження вказує на два окремі випадки переносу, а не на одне вставлення, яке пізніше дублювалося всередині вірусу.Можливий механізм включає LINE-1, ще один мобільний генетичний елемент, здатний виробляти молекулярну техніку для копіювання РНК в ДНК і вставлення її в геном.BC200 не має власної транспортної техніки, тому він користується LINE-1, запозичуючи обладнання іншого елемента, щоб зробити стрибок.Генетичні підписи навколо вірусного вставлення підтримали це пояснення. Однак команда реконструювала перенесення з ДНК-доказів, а не спостерігаючи, як це відбувається.Хоча РНК BC200 поширена в нейронах, вона також виражається на низькому рівні в шкірі. Дослідники виявили підвищене вираження BC200 у культурованих людських фібробластах, інфікованих вірусом.Це свідчить про те, що інфекція може допомогти створити умови для переносу, не встановлюючи безпосередньо, де відбулися історичні події.Команда потім проаналізувала дані секвенування від 908 людей, виявивши вісім вставок, отриманих з BC200, які варіювали серед індивідуумів.Дві були поширені серед п'яти континентальних груп населення, що свідчить про давнє походження. Інша була в основному обмежена африканськими індивідами. Решта п'яти були рідкісними: одна зустрічалася лише у двох людей, тоді як чотири були виявлені у кожному з окремих індивідуумів.Ці рідкісні вставки свідчать про дуже недавню активність. Виявлення у одного з людей, однак, не встановлює, що вставка виникла під час життя цієї особи.Серед антропоїдних приматів дослідники також виявили сотні специфічних для лінії вставок, розміщуючи вірусне відкриття в межах мільйонів років безперервного руху.Чи вигідний вірус, залишається невизначеним. Команда знайшла докази того, що його послідовності, отримані з BC200, транскрибуються в РНК. Таке РНК може допомогти маніпулювати виробництвом білка в інфікованих клітинах, але ця можливість ще потребує перевірки.Дослідження не демонструє, що вірус став більш небезпечним. Натомість воно показує, що отримання клітинної функції не повинно закінчувати мобільність генетичного елемента.Комбінація функції та руху BC200 робить межу між генами та стрибучою ДНК більш гнучкою, ніж очікувалося.Цікавий фактВіруси можуть мати складні взаємодії з генами господаря, і це відкриття може допомогти зрозуміти, як віруси еволюціонують і адаптуються до своїх носіїв.

Уяви звичайний цукор на розпеченій сковорідці. Він швидко темніє, пахне карамеллю, а потім перетворюється на липку коричневу масу, яку потім довго відшкрібати. Приблизно те саме, тільки без смачної стадії, століттями ставило астробіологів у глухий кут. Бо один із цукрів, без якого неможливе життя, поводиться точно так само – і руйнується задовго до того, як встигає щось створити. Повідомляє T4 з посиланням на sciencealert.com. Йдеться про рибозу. Це та сама літера R у складі РНК (рибонуклеїнової кислоти): вона фізично формує її каркас, а її модифікована версія дає скелетну структуру ДНК. ДНК відоміша, але вона тихо сидить у ядрі клітини, а от одноланцюгова РНК вирушає туди, де кипить робота – передає генетичні дані, будує білки, регулює активність генів. Без рибози цей механізм просто не існує. Проблема в тому, що рибоза тендітна. Високі температури, лужне середовище, час – і вона розкладається в ту саму смолу. Але космічні камені на кшталт астероїда Бенну містять ключові генетичні інгредієнти, зокрема цукри, і доставляли їх на ранню Землю доволі енергійно – вибухово. Тобто матеріал для життя прилітав, але, здавалося б, гинув одразу після приземлення. І ось що цікаво: нове дослідження в Scientific Reports показує, що в рибози був несподіваний союзник. Астробіологи й хіміки з Університету Нового Південного Уельсу (UNSW) в Австралії з’ясували, що стародавню рибозу міг рятувати від “карамелізації” скромний елемент – металоїд бор. Причому рибоза сама допомагала тримати цей бор у доступності. Чому попередні експерименти не відображали реальну Землю Фото: sciencealert.com Бор здатен утворювати комплекси з рибозою – і в такій зв’язці цукор стає значно стійкішим. Але є нюанс: бор теж тендітний у своїй доступності. Його легко витягують із води й замикають у нерозчинних мінералах речовини на кшталт кальцію. Для молодих форм життя, які щойно намагалися виникнути, це означало втрату ключового інгредієнта. За останні два десятиліття вчених перебрали чимало сценаріїв взаємодії рибози й бору. Але, як зауважують автори, частина цих експериментів використовувала лабораторний, чистий бор, і тому “може не відображати реалістичні умови ранньої Землі”. Іншими словами, в пробірці все працювало, а в реальному океані – не факт. Тому дослідники взяли не лише зразковий лабораторний буракс, а й справжні “земні” мінерали з бором – керніт, колеманіт і улексит. Ці три містять або натрій, або кальцій, або і те, й інше. Так можна було перевірити, як бор розчиняється у воді залежно від того, з якого саме мінералу він приходить. Експеримент проводили двічі – без рибози (контроль) і з нею. І ось результат: додавання рибози змінило взаємодію бору з кальцієм критично. Кальцій зазвичай міцно замикає бор у нерозчинних породах, але варто ввести в цей трикутник рибозу – і бор виходить із кам’яної в’язниці у воду. Причому працювало це для всіх чотирьох мінералів, а найефективніше – саме для тих, що містять кальцій. Щоб перевірити це не на чистому порошку, команда повторила дослід із реальним зразком – шматком пористої випарної кірки з високогірної гідротермальної системи Пуга в Ладакху, Індія. Це хімічний аналог ранньої Землі. Коли зразок занурили у воду без рибози, розчинилася певна кількість бору. А коли додали рибозу – кількість бору у воді зросла приблизно на 60 відсотків. Свіжа рибоза працює краще за карамелізовану – і це важливо Далі вчені перевірили, чи допоможе бору вже зіпсована, “закарамелізована” рибоза. Її нагрівали й обробляли лугом, тобто імітували природне руйнування. Результат виявився скромнішим. Так, для колеманіту концентрація розчиненого бору зросла на 50 відсотків – але це значно менше, ніж дала свіжа рибоза для того самого мінералу (приблизно в 3,5 раза більше бору). Висновок простий: свіжа рибоза – найкраща. Потім дослідники так само протестували сахарозу й глюкозу. Вони теж покращують розчинність бору, але не так ефективно, як рибоза. Причина, найімовірніше, у молекулярній геометрії: форма молекули рибози особливо добре підходить для утворення стабільних комплексів із бором. І тут вимальовується той самий цикл. Рибоза витягує й захищає бор – а бор захищає рибозу. Більше рибози означає більше розчиненого бору, а більше бору допомагає вижити більшій кількості рибози. Це підживлює саму себе і готує сцену для гіпотези світу РНК – а зрештою, і для нас. Кальцій: лиходій, який раптом став героєм Але тут є виняток, який зазвичай не згадують. Сполуки бору – двосічний меч. Вони стабілізують уже наявну рибозу, але в надлишку навпаки заважають їй утворюватися з нуля. Тобто забагато бору – і цукор просто не з’явиться. І ось у цьому контексті кальцій несподівано перетворюється з лиходія на рятівника. Він міг тримати рівень бору низьким – достатнім, щоб рибоза сформувалася, але не настільки високим, щоб заблокувати її появу. А далі вже вмикався той самий цикл взаємного захисту. Плюс зміна pH, яка цілком звична для гарячих джерел, могла звільняти рибозу з бору – і дозволяти їй вступати в інші реакції. Зрештою, ті самі, що привели до нас. Практичний висновок цієї роботи виходить за межі астробіології. Вона показує цінність природних мінеральних зразків замість чистих синтетичних матеріалів – навіть попри те, що синтетика дає кращий контроль і менше ускладнює експеримент. Якщо чесно, це досить універсальний урок: лабораторна ідеальність часто приховує те, що насправді відбувається в брудному, хаотичному, реальному середовищі. Що це означає на практиці Для розуміння походження життя – це ще один цеглинка в стіну. Раніше вважалося, що космічна рибоза майже приречена: прилетіла, нагрілася, розклалася. Тепер є механізм, який пояснює, як вона могла вижити достатньо довго, щоб стати частиною хімії, яка згодом стала біологією. І джерело цього механізму – звичайнісінькі мінерали, яких на ранній Землі було вдосталь. Для тих, хто стежить за дослідженнями астероїдів на кшталт Бенну, це додатковий аргумент: справа не лише в тому, що там є органіка. Важливо, в якій формі вона прибуває і що з нею відбувається на місці. Іноді ключ до виживання молекули – не в ній самій, а в тому, хто опинився поруч. А якщо повернутися до вислову Карла Сагана про те, що ми всі з зоряної речовини, то ця історія додає йому конкретики: ми, цілком можливо, ще й із космічного цукру. Тож наступного разу, коли тягнешся до цукерки, згадай: можливо, саме ця молекула колись витягла нас із первісного бульйону. Часті запитання Чому рибоза така важлива для життя? Рибоза формує каркас РНК, яка передає генетичну інформацію, будує білки й регулює активність генів. Її модифікована форма також входить до складу ДНК – тобто без неї не було б жодної з двох ключових молекул спадковості. Звідки рибоза могла потрапити на ранню Землю? Частину її приносили космічні тіла на кшталт астероїда Бенну, які містять цукри та інші генетичні інгредієнти. Вони доставляли ці матеріали на молоду Землю досить енергійно, тобто вибухово. Чому рибозу взагалі потрібно “рятувати”? Вона хімічно тендітна. Під дією тепла та інших чинників вона розкладається у смолоподібну масу – щось на кшталт карамелі, тільки без смачної частини. Якщо це станеться занадто швидко, молекула не встигне стати частиною живої хімії. Яку роль у цьому відіграє бор? Бор утворює з рибозою комплекси й захищає її від руйнування. Але в надлишку він заважає рибозі формуватися – тому критично важливий баланс, який міг забезпечувати кальцій. Чому вчені використовували природні мінерали, а не чисті? Бо чисті синтетичні матеріали, хоч і зручніші для контролю, не відображають реальних умов ранньої Землі. На природних зразках реакції поводяться інакше – і саме тому попередні експерименти могли давати оманливі результати.The post Вчені знайшли хімічний цикл, який допоміг рибозі з космосу вижити на ранній Землі first appeared on T4 - сучасні технології та наука.