ПРОИСХОЖДЕНИЕ ГЕНЕТИЧЕСКОГО КОДА И ТРАНСЛЯЦИИ В РАМКАХ СОВРЕМЕННЫХ КОНЦЕПЦИЙ ПРОИСХОЖДЕНИЯ ЖИЗНИ

Происхождение генетического кода и системы трансляции, возможно, является центральной и самой трудной проблемой в изучении происхождения жизни и одной из самых трудных во всей эволюционной биологии. Существует большое количество гипотез возникновения и развития современных генетических систем, затрагивающих происхождение и раннюю эволюцию генетического кода, а также возникновение репликации и трансляции. Наиболее широко известные гипотезы рассмотрены в данном обзоре. Однако ни одна из этих гипотез не описывает без пробелов и допущений все этапы ранней эволюции генетических систем. Гипотеза РНК-мира является главенствующей на сегодняшний день научной идеей о ранней эволюции биологических и пребиологических объектов. Главное её преимущество заключается в том, что она предлагает в качестве первых живых систем РНК как самодостаточные, с точки зрения воспроизведения, молекулы, которые способны функционировать как каталитический компонент системы и в то же время - как матричный. Однако есть и существенные недостатки. В частности, до сих пор не открыта и не получена экспериментально рибозимная процессивная полимераза. Учитывая взаимную потребность белков и нуклеиновых кислот в современном мире, многие авторы предлагают сценарии ранней эволюции на основе коэволюции этих двух классов органических молекул. Подобные гипотезы постулируют, что для репликации нуклеиновых кислот было необходимо возникновение трансляции, в отличие от мира РНК, где появлению трансляции предшествовала эра самореплицирующихся РНК. И хотя такие сценарии менее экономичны, с эволюционной точки зрения, так как требуют одномоментного появления и эволюции сразу двух классов органических молекул, а также синхронизации по времени появления репликации и трансляции, большим их преимуществом является то, что они предлагают развитие сразу гораздо более точной и процессивной белковой репликации.

The origin of the genetic code and translation system is perhaps the central and the most difficult problem in studying the origin of life and one of the most difficult in evolutionary biology at all. There are plenty of hypotheses for the emergence and development of present genetic systems, considering the origin and early evolution of the genetic code, as well as the emergence of replication and translation. The most famous hypotheses are discussed in this review. However, none of these hypotheses describes without gaps and assumptions all stages of the early evolution of genetic systems. The RNA-world hypothesis is the dominant scientific idea of the early evolution of biological and pre biological objects for now. Its` main advantage is that it offers RNA as the first living systems to be self-sufficient. Namely, RNA are capable of functioning as a catalytic component of the system, and at the same time as a template. However, there are also significant limitations. In particular, ribozyme processive polymerase has not yet been discovered or synthesized. Taking into account the proteins and nucleic acids mutual need in each other in the present world, many authors propose scenarios of early evolution based on the co-evolution of these two classes of organic molecules. Hypotheses of this kind postulate that the emergence of translation was necessary for the replication of nucleic acids, in contrast to the world of RNA, where the emergence of translation was preceded by the era of self-replicating RNA. And although such scenarios are less economical from the point of view of the evolution, since they require the simultaneous emergence and evolution of two classes of organic molecules, as well as synchronization of replication and translation emergence, their great advantage is that they offer the development of a processive and much more accurate protein-dependent replication.