Видео

[музыка] Здравствуйте Сегодня у нас в гостях опять Александр Марков Я думаю даже не второй раз наверное а больше представлять его я думаю что не надо т о чём мы сегодня говорим Ну это большая серия

интервью грубо говоря про место жизни во Вселенной То есть как она возникает ско тно она возникает насколько мы одиноки Ну и так далее Все вопросы с этим связаны понятно что мы не дадим конкретных ответов они

неизвестны ну попробуем насколько можно приблизиться и вот в связи с этим Значит Вопрос такой который мы сегодня рассмотрим самое-самое начало жизни когда жизни ещё нет есть только молекулы какие-то коротенькие поме

учись размножаться и пошла Дарская эволюция значит иными словами наверно самый простой вариант о котором Александр уже говорил в предыдущем интервью это неферментированный

Ну сейчас попробую сказать какая там ситуация

значит неферментированный [музыка]

его лучших достижений удалось реплицировать матрицу длиной 14 нуклеотидов но только нуклеотиды ц они легче реплицируемый

какие-то проблемы решает какие-то Он не успевает решить не может решить и в конце концов впадает в пессимизм но потом

приходит Новое поколение исследователей и они значит с молодым задором снова принимаются за дело и двигаются дальше и находят решение прошлых проблем утыкается опять в следующий и так далее И вот после орла активно занялся неферментированный

лаурет тоже очень известный ученый новку Правда он получил другие исследования не зати Но вот получив нобелевка он занялся серьёз происхождением жизни и он ещё себе задачу усложнил как бы намеренно потому что он считает что жизнь должна была зарождаться

сразу внутри таких прото клеток как их называют таких пузырьков из примитивных соединений которые тоже такие мембраны двухслойные могут образовывать вот такие пузырьки и что вот в них внутри должны были

завестись молекулы РНК которые Значит не ферментативной это усложняет задачу но зато и достигнутые успехи как бы делает более такими консервативными убедительными и вот сейчас Сток его группа продолжают активно работать над этим

и у них Прогресс есть значит практически там каждый год чего-то у них выходит новое какие-то продвижения какие-то задачи решаются Ну вот сначала они сделали

проток которые внутри которых идёт нефти репликация ДНК это по техническим Прим ферментативная репликация РНК потом в м году они сделали уже прото клетку Где идёт неферментированный

эту репликацию но при этом они разрушают мембраны вот этих прото клеток с которыми работает шостого они способствуют распаду одно нитевые молекул РНК а то есть они и помогают и вредят Но вот в тринадцатом году шостку

его коллегам удалось преодолеть это препятствие добавив ээ в эту пробирку просто-напросто лимонную кислоту цитрат оказалось что ионы магния образуют комплекс этим цитратом и это значит не даёт им повреждать мембраны не даёт им повреждать РНК

но по-прежнему позволяет катализировать репликацию и таким образом вот проблема решилась и вот это систематическая ситуация в этой пребиотической химии то есть какая-то проблема может казаться тупиком может казаться нерей а потом вдруг находится в какойто Решение

вот скажем добавить цитрат или в другом случае добавить фосфат это когда решали проблему синтеза нуклеотидов вот просто очень трудно реально в экспериментах перебрать все вообще варианты все добавки как-то теоретически рассчитать не очень получается

эти химические реакции нужно пробовать А пока всё находится выходы из Тупиков какими-то простыми средствами вот значит что дальше Что ещё

вот про неферментированный

это про не ИТ пока достаточно быстро и достаточно точно и с любыми матрицами и так далее значит вот эти вос проблем он перечислил Это чисто химические чисто технические проблемы Но вот на тот момент было непонятно как

с ними справляться как двигаться дальше но за Гру добились хороших результатов в преодолении В общем практически всех этих восьми проблем не то чтобы они окончательно решены отброшены забыты но есть

успехи в их преодолении то есть находятся решения дальше мы можем погрузиться в химические подробности Если хотите и сразу перескочить к тому что сейчас

у нас имеет место Давайте немножко подробностей немножко подробностей хорошо с удовольствием значит я тут просто как раз готовлю лекцию на эту тему которая у меня будет воскресенье здесь в Хайфе и я вот подглядываю в свою презентацию

значит проблема первая состояла в том что в ферментативной репликации не всегда нуклеотиды соединяются правильным образом там у рибозы есть два место к которое может присоединиться следующий нуклеотид

своим фосфатом это такие гидроксильный группы у второго и третьего атома углерода рибозы и вот правильная связь Это с третьим атомом а иногда образуется неправильный со втом атомом и вот было непонятно с этим Боро оказалось

Через несколько лет в общем шок же и показал что эта проблема на самом деле не проблема потому что она не препятствует эволюции рибози мов не препятствует развитию каких-то наследуемых функций то есть они соединяются не очень правильно но и Чёрт с ними РНК и рибозимы

всё равно работают и всё равно могут хранить наследственную информацию могут выполнять ферментативные функции даже более того оказалось что вот эти неправильные ну как бы ошибки при присоединении нуклеотидов когда они не совсем тем местом присоединяются как им надо они может быть даже

помогали на ранних этапах развития РНК мира помогали в том смысле что получается а получаются копии молекул с разным количеством с разной долей вот этих неправильных связей и при этом те

у которых больше неправильных связей они хуже сворачиваются в трёхмерные структуры и поэтому из них хуже получаются рибозимы но при этом они поскольку не сплетаются не сворачиваются они лучше работают как Матрица как Хранитель наследственной информации

А если меньше доля неправильных СВТ [музыка] шизи получается что за сч вот этих ошибок присоединения получается такое разделение функции между разными копиями одной и той же молекулы

РНК одни могут лучше справляться с ферментативные функциями другие с функциями хранения наследственной информации то есть Может быть это вообще не проблема а наоборот полезна свойст что касается а Ну

дальше есть проблема что значит в результате не ферментативной репликации получается двойная спираль получается Дуплекс и чтобы процесс размножение молекул пошёл дальше нужно этот Дуплекс разделить для этого обычно

Ну в экспериментальных условиях просто повышают температуру это температура плавления РНК дуплексов Она довольно высока но на данный момент думают что жизнь Скорее всего зарождалась в каких-то вулканических каких-то геотермальных обстановка

в каких-то грязевых котлах или гейзерах каких-то полях вот этих геотермальных на ранней Земле где соответственно всё время бы были скачки температуры То есть это легко себе представить что лобе жизни то становилось очень горячо когда там очередной выброс каких-то вод

разоре то остыло и соответственно эти горячей фазе могли расплетай спирали потом проходила температура понижало проходила не ферментативная репликация потом снова в горячей фазе

есть проблема с низкой точностью копирования то есть при неферментированный

информация не деградировала сразу же под грузом мутаций то есть точность

где-то в 8-10 раз ниже необходимой вот Ну опять же можно искать химические пути решения этой проблемы можно понизить число ошибок если вместо обычных нуклеотидов

брать модифицированные нуклеотиды там содержащие серу самое интересное здесь что в общем-то сама эта неферментированный

Может быть я плохо выражаюсь значит смотрите есть такая вещь как задержка после ошибки по То есть когда в процессе нервной репликации присоединяется комплементарный

нуклеотид процесс замедляется и дольше паузы перед присоединением следующего нуклеотида и поэтому те акты репликации которые случайно проходят без ошибок они быстрее заканчиваются и если значит после репликации

вот эти две нити быстро расплетай репликации и опять же те которые Они тормозят и медленно репли а те которые без ошибок просто повезло они быстрее репли и соответственно быстрее в новый цикл вступают и тогда

да это получается уже отбор на правильную репликацию да получается как бы встроены в саму вот эту систему отбор на правильную репликацию которая на выходе приводит к тому что по факту как бы точность получается выше от репли

без ошибок Вот и учитывая это там открываются возможности что уже может быть можно преодолеть этот барьер эгна даже имея ту базовую частоту ошибок которые сейчас и или по крайней

мере там уже будет не 810 раз разрыв а скажем в два раза в два раза нужно ещ улучшить до порога эна как-то так вы рассказываете про работу группы шостк и про их результаты Есть ли какие-то ещё команды которые делают примерно тоже самое И чего-то ещё добились А

ну вообще мало кто занимается всерьёз Этой темой потому что ну это не самое практически значимое занятие и грант получить трудно поэтому мало кто занимается Поэтому вот группа Шостка Ну ещ там есть какие-то люди которые

этим занимаются но они все в общем более-менее сотрудничают друг с другом короче я там персонале не очень знаю других групп Но вот то что я рассказываю это не только результаты Шостка его коллег но и других исследователей тоже

есть группа Вот джойса например которые изучат коротких молекул РНК пум легирования вот эти кстати две темы

нефертари базив это как бы был один путь А ещё был путь через легирование То есть легирование - это сшивание конец к концу коротких молекул РНК в более длинную Вот

и группа джойса получила ещё Ну тоже лет 10 назад такие интересные системы экспериментальные когда берётся молекула РНК как бы такой рибозим который делает копии

другого рибози сшивает а этот другой рибозим в свою очередь делает копии того рибозимы который его создал тоже сшивать двух половинок Если эту систему кормить постоянно вот этими половинками рибози мов то есть четыре нужны четыре

олигонуклеотид Если эту систему кормить этими четырьмя обрывками то там бесконечно будут образовываться вот эти вот два рибозимы которые друг друга как бы размножают но это вариант Когда в качестве исходного субстрата довольно длинные олигонуклеотиды

используются А сейчас идёт работа и шостого группы работают над вариантами когда молекулы РНК значит размножаются вот не присоединением отдельных нуклеотидов нуклеотид следующий нуклеотид следующий нуклеотид

а скажем по три по п по 10 нуклеотидов кусочки комплементарные представляются к матрице и происходит сши вочка значит легирование бывает есть эксперименты Где используют смесь

одиночных нуклеотидов И триплетов скажем и они по очереди вперемешку так пристраиваются и получается быстрее точнее сейчас секунду вопрос но они могут присоединиться только наметом кажы нуклеотид

обязан сесть на сво место не нуклеотид в смысле а это самое цепочка Ну в общем там когда когда это олигонуклеотиды они конечно садятся только туда где комплементарный кусочек находит на матрице то есть там всё основано

на этом принципе комплементарности вмм там частота ошибок и там если олигонуклеотид из шести нуклеотидов имеет один не комплементарный опять комплементарный то он вот прилипнет не прилипнет

вот такие работы они попадались мне насколько там проблема точности важна Но вот с проблемой медленность помогает справиться Очень неплохо значит вот направление собственно

есть идеи что но это уже немножко из другой серии что в принципе в РНК мире может быть молекулы РНК размножались именно путём не по одному нуклеотиду пришивали к прайме А например по

три от этого потом от этой сист потом проо Синтез белков ноже е Вот оче перспективное направление которое сейчас развивается и стоком и другими это подмешивают туда

в эту пробирку какие-то простые пептиды и Иногда получаются очень интересные вещи вот например не так давно это опять же Гру стока ноб статью что если

добавить пептиды коротенькие из аминокислоты аргинина то есть вот одна аминокислота просто несколько их соединено в короткий пептид олигоартрит

не дают синтезирован комплементарны нитям обратно снова слипнуться они не препятствуют репликации но они обратному

слипания причём что характерно в этой статье было показано что аргинином снижают скорость обратного слипания А это одна из тех самых восьми проблем неферментированный

е поясните как это происходит смотрите вот допустим произошла неферментированный

жани слипаются обратно в двойную спираль и ничего не ИТ вот обратное слипание понятно понятно понятно да Это серьёзная проблема вот оказалось что если

добавить такие примитивные пептиды из одного аргинина то в несколько тысяч раз сразу вот это обратное слипание скорость его снижается то есть Нау на такой стадии когда случая Находка порядка

в какой-то проблеме То есть это ещ ранние стадии поиска понимаете теперь такой вопрос смотрите вот эти все методики они подразумевают какие-то условия лабораторные насколько эти условия реалистичны вот

можно могут ли они быть восп в природе там на какой-то на каком-то этапе геологической эволюции скажем Ну вот эти пузырьки там мембранные что там ещё температурные условия химические Или об этом пока ещё не заботится просто пока дай Бог в любых условиях получить

на это обращают внимание Но там всё очень по-разному разные эксперименты в общем проводятся эксперименты и в пробиотических условиях и в таких условиях которые вроде бы считаются неправдоподобно подобных условиях что-то очень хорошо получается

то всё равно продолжают это изучать Ну потому что надеются что Ну вот мы Разобьём эту тему а потом может быть найдём какую-то версию такого механизма который в более правдоподобных условиях или вдруг окажется что эти условия которые мы считаем неправдоподобные они на самом деле правдоподобные

Ну что-то в таком духе то есть некоторые процессы вот этой тической химии вполне правдоподобных идут условиях например считается что вот мембранные пузырьки они могут в правдоподобных условиях образовываться в там во всяких гейзерах например на древней земле могли получаться

такие мембранные пузырьки а синтез этих самых нуклеотидов синтез активированных нуклеотидов а идёт в довольно-таки правдоподобных условиях а а вот например последние опыты по

неферментированный нуклеотиды не нуклеотид три фосфаты а там нуклеотиды активированные путём присоединения других молекул это выглядит довольно экзотический Но поскольку у них хорошо пошло есть Прогресс

вот с использованием этих странных нуклеотидов они вот занимаются этим ну по-честному Пит в стаях Да вот Извините данный эксперимент у нас не очень пробиотических условиях но зато вот как здорово получается вот то есть по-всякому бывает Конечно люди

следят за этим но пока пока ещё Мы очень мало знаем Есть ли какой-то чёткий количественный показатель кроме порога Эге и достаточно ли он кстати этот порог для того чтобы можно сказать Вот мы достигли начала

дарвиновском с тем где сейчас люди находятся помянули поро ина там не хватает фактора десятки Кроме этого порога Кроме

этого порога есть ещё какой-то факто нача нормальной эволюции там много всяких параметров приходится отслеживать помимо точности скорость процесса устойчивость

Вот вот этот порог наверно на коротких молекулах Он легко достигается Но толку-то от этого наверно не очень много чтобы это бы достаточно длинные молекулы там с какой-то информацией кото кото заслуживает

Ну вот пытаются прийти к тому чтобы ну например чтобы с помощью неферментированный

без участия Шостка кстати вышло что не ферментативной синтезировать маленький рибозим с ренка полями разными свойствами

то есть примитивную ренка Поли миу рибозим удалось не ферментативном собрать из коротких четырёх нуклеотидных кусочков В общем Наверное это не приведёт к эволюции правильно Если у нас там четыре нуклеотида то Ну их и Остане наверно то

есть скорее всего это просто неинтересно ещё вот такие коротенькие полимеры Ну там сейчас то есть рибозим то длинный получается там идея в том что вот

есть молекулы РНК к ней приделы комплементарно четырёх нуклеотидный кусочек дм нуклеотидами к концу этой цепочки пристроился комплементарно а два торчат а потом к этим двум другой четырёх нуклеотидный снизу так раз и тоже пристроился И опять два торчат

к нему следующий четырёх нуклеотидный получается Вот такая вот а понятно понятность они сшиваются более длинную цепочку из кусочков они потом могут все сши и получится чтото чтобы уже запустилась в пробирке

дарвинов эволюция молекул РНК в сколько-нибудь реалистичных условиях без без белковых ферментов Ну да этого пока ещё нету Если это будет это будет конечно такой очень сенсационный результат Великая

Победа сколько до этого осталось очень трудно предсказать в принципе может быть уже вот Завтра выйдет статья где будет Ах вот пожалуйста получилось а может быть ещё там не знаю 80 лет придётся ждать и правильно

ли я понимаю что эта область финансируется скудно Да эта область финансируется скудно потому что у не нет совершенно никакой практической пользы Хотя был один замечательный сча тогда исследования в этой области происхождения

жизни принесли практическую пользу такую большую реальную Это история к которой причастен Ну брат моей жены Дмитрий кирпотино Биохимик он в Америке работает он как раз этим занимается значит

вот эти ребята которые исследуют проток мембранные пузырьки из не из современных супер продвинутых фосфолипидов А из более примитивных амфифильные вот мембранные пузырьки которые могут сливаться друг с другом

расти разделяться они как бы даже размножаются Ну вот эти вот проток и возникла идея что из этих проток ток сделать средство уть вну этих проток какие-то ства сливались там какие-то добавить рецепторы

на них чтобы они сливались с нужными клетками в организме и прямо внутрь клетки доставляли это лекарство и вот это оказалось это сработало это оказалось очень примитивный сейчас очень прогрессивный Простите новый подход в фармакологии и сейчас реально разрабатываются

замечательные новые лекарства на основе вот этих вот проток ток взятых из исследований по происхождению Так что практический выход по крайней мере один раз был но так в принципе это нетипично это имеет мировоззренческое значение огромное

конечно Но вот как бы денег на этом не заработаешь поэтому мало кто этим занимается вал уже в интервью см тоже как аргумент приводи льну физику косло и так далее Там

абсолютно никаких практических выходов нету И в общем финансируется прилично Ну возьмём церн многие миллиарды большой адронный коллайдер то есть вот фундаментальная физика финансируется прилично фундаментальная биология

сидит на скудном пайке Вот это интерес парадокс не понимаю действительно фундаментальне вещи происхождения жизни и вы на тоже не понимаете Ну может быть это связано с тем что

вот э ваша фундаментальная физика там нет сомнений что люди действительно копают в нужном направлении что они действительно пытаются открыть глубочайшие Тайны устройства мироздания что это не ложный путь а что касается неферментированный

Александр Марков. Неферментативная репликация. 08