Молекулы повышают мастерство

Применим ли принцип естественного отбора к ранним,
до организменным стадиям эволюции биологических
макромолекул? Ответ на этот вопрос затруднен тем,
что в известных нам живых системах вся информация хранится в виде нуклеотидных последовательностей, а все
активные действия выполняются белками. Исключение составляют рибозимы — молекулы РНК, способные катализировать
(хотя и намного менее эффективно, чем белки-ферменты)
некоторые биохимические реакции. Один из них— РНК-лига-
за класса I — умеет пришивать к самому себе другие цепочки
РНК, комплементарные одному из его участков.
 
Биохимики из Скриппсовского института (Ла-Хойя,
Калифорния) предложили ему смешанную цепочку — кусочек ДНК с маленьким участком РНК на конце. При этом ДНК-часть была промотором — участком, способным дать команду на синтез РНК. Кроме того, в систему добавили два фермента — транскриптазу (синтезирующую РНК на матрице ДНК) и об¬ратную транскриптазу (обеспечивающую синтез ДНК на РНК). Теперь рибозим, присоединив к себе промотор, мог размножаться.
 
Но результатом этого процесса оказывался «голый» рибозим, и, чтобы размножаться дальше, он должен был вновь найти и присоединить промотор. Когда концентрация рибозима повышалась в 10 раз, компьютер сливал 90% реакционной смеси, добавлял исходные компоненты (всякий раз немного уменьшая их концентрацию), и все повторялось. Кроме того, время от времени в структуру рибозима вносились случайные изменения — мутации. После 500 циклов (что заняло около 70 часов) каталитическая активность рибозима увеличилась в 90 раз. Специальный анализ показал, что это произошло благодаря 11 независимым мутациям, закрепленным естественным отбором.