Технология производства экранов современных телевизоров, сотовых телефонов и компьютерных мониторов основана на использовании жидких кристаллов. Этот материал обладает текучестью жидкости. Но при этом его молекулы ориентированы определенным образом в кристаллических структурах. Ученые установили, что жидкие кристаллы, возможно, сыграли в прошлом Земли очень важную роль. Предполагается, что первая жизнь на Земле появилась после того, как появились первые биомолекулы на нашей планете. Так откуда же появились эти нужные молекулы? Исследователи, сообщающие об открытии в научном журнале ACS Nano, обнаружили, что короткие молекулы РНК могут образовывать жидкие кристаллы. И это способствует их росту в более длинные цепочки.
Первая жизнь. Мир РНК
Ученые предполагают, что жизнь на Земле первоначально возникла в «мире РНК». В этом мире РНК выполняла двойную роль. Она осуществляла перенос генетической информации и отвечала за осуществление метаболизма. Так происходило до появления ДНК и белков. И действительно, исследователи обнаружили каталитические нити РНК, или «рибозимы», в геномах современных живых организмов. Известные рибозимы имеют около 16-150 нуклеотидов в длину. Но остается открытым вопрос – как именно эти последовательности собрались в древнем мире? Без существующих тогда рибозимов или белков? Как же именно возникла первая жизнь? В опубликованной работе ученые попытались выяснить – а могут ли жидкие кристаллы помочь коротким молекулам – предшественникам РНК образовать более длинные органические цепочки?
Чтобы получить ответ на этот вопрос исследователи изучили различные сценарии, при которых короткие РНК могут собираться самостоятельно. Ученые обнаружили, что при высоких концентрациях короткие молекулы РНК (длиной 6 или 12 нуклеотидов) спонтанно упорядочиваются в жидкокристаллическое состояние. Жидкие кристаллы формировались еще легче, когда исследователи добавляли ионы магния. Они стабилизировали кристаллы. А при добавлении полиэтиленгликоля происходило связывание РНК в высококонцентрированные микродомены. Как только РНК приобретали стабильное состояние и удерживались вместе в жидких кристаллах, химический активатор мог эффективно соединять их концы в гораздо более длинные нити. Такая конфигурация также помогла избежать образования круговых РНК. Которые не могли быть удлинены дальше.
Исследователи отмечают, что полиэтиленгликоль и химический активатор скорее всего не присутствовали в изначальных условиях. Но при этом не исключают, что другие виды молекул могли бы играть аналогичные роли. Но при этом были бы менее эффективны.