Cameron Merritt
0 
2585
413
Miliardy lat temu cząsteczki na martwej i burzliwej Ziemi zmieszały się, tworząc pierwsze formy życia. Eony później, większa, mądrzejsza forma życia kuli się nad eksperymentami laboratoryjnymi, próbując zrozumieć własne początki.
Podczas gdy niektórzy twierdzą, że życie wyłoniło się z prostych łańcuchów cząsteczek, inni twierdzą, że we wczesnych reakcjach chemicznych powstały samoreplikujące się RNA. RNA, krewny DNA, działa jako dekoder lub posłaniec informacji genetycznej. [7 teorii o pochodzeniu życia]
Nowe badanie dostarcza dowodów na ideę RNA, znaną jako „hipoteza świata RNA”. Ale przynajmniej jeden składnik wczesnego RNA może różnić się od tego, który znajduje się we współczesnej formie, grupa naukowców poinformowała 3 grudnia w czasopiśmie Proceedings of the National Academy of Sciences.
Nowoczesne RNA, obok szkieletu cukrowego i fosforanowego, składa się z czterech głównych bloków budulcowych: zasad nukleinowych zwanych adeniną (A), cytozyną (C), guaniną (G) i uracylem (U).
Ale okazuje się, że wczesne RNA mogło mieć jedną zasadę nukleinową, która nie jest częścią współczesnej formy.
W maleńkich plastikowych probówkach naukowcy umieścili wodę, odrobinę soli, bufor, aby utrzymać zasadowe pH i jony magnezu, aby przyspieszyć reakcje. Warunki te są podobne do tych występujących w słodkowodnym jeziorze lub stawie, w jeziorze kraterowym lub w rodzaju jeziora lub basenu występującego w regionach wulkanicznych, takich jak Park Narodowy Yellowstone - wszystkie miejsca, w których życie mogło się rozpocząć.
Następnie naukowcy dodali mały kawałek RNA zwany starterem przyłączony do dłuższego fragmentu RNA zwanego szablonem. Nowe RNA powstaje, gdy starter kopiuje matrycowy RNA poprzez parowanie zasad. Zasady nukleinowe jednoznacznie pasują do siebie; C wiąże się tylko z G, a A wiąże się tylko z U.
Naukowcy dodali zasady nukleinowe (A, C, G i U), aby mogły związać się z matrycą i tym samym wydłużyć krótszy fragment, czyli starter. Wyniki pokazały, że w przypadku składników pochodzących z nowoczesnego RNA reakcja nie działała wystarczająco szybko, aby RNA mogło się formować i replikować bez błędów.
Ale potem naukowcy dodali do mieszanki inną substancję chemiczną, zwaną inozyną, zamiast cząsteczki opartej na guaninie. Następnie naukowcy byli zaskoczeni, odkrywając, że RNA może tworzyć i replikować się nieco dokładniej niż w mieszaninie z guaniną.
Ta mieszanka nie spowodowała czegoś, co nazywa się „katastrofą błędów”, co oznacza, że mutacje lub przypadkowe błędy w replikacjach pozostawały poniżej progu, zapewniając, że można je wyeliminować przed nagromadzeniem.
„Fakt, że [dodatek inozyny] przezwycięża problem katastrofy spowodowanej błędami, jest ważnym sprawdzianem znaczenia [cząsteczki]” - powiedział David Deamer, biolog z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, który nie brał udziału w badaniu . Jego jedyne zastrzeżenie dotyczy twierdzenia, że inozyna jest bardziej prawdopodobna w wytwarzaniu prymitywnego RNA niż inne alternatywne zasady, powiedział Deamer. Nie uważa on jeszcze, że inne zasady powinny być wykluczone, ponieważ „jest to dość szerokie twierdzenie… oparte na wysoce specyficznej reakcji chemicznej” - powiedział Deamer
Ale ponieważ inozynę można łatwo wyprowadzić z innej pary zasad, adeniny, proces zapoczątkowywania życia jest „łatwiejszy” niż gdybyś musiał wytwarzać guaninę od zera, powiedział John Sutherland, badacz chemicznego pochodzenia biologii molekularnej w MRC Laboratory of Molecular Biology w Wielkiej Brytanii, które również nie brało udziału w badaniu.
Odkrycia przełamują „konwencjonalną opinię, że inozyna nie mogła być użyteczna” - powiedział Sutherland. Inozyna zyskała tę reputację, ponieważ działa bardzo specyficznie w postaci RNA zwanego transferowym RNA, który dekoduje informacje genetyczne.
Uważano, że inozyna „kołysze się” lub wiąże się z różnymi parami zasad, a nie z jedną. To uczyniłoby ją kiepską cząsteczką do wydawania unikalnych instrukcji tworzenia nowego RNA, ponieważ nie byłoby jasnego kierunku, z czym mogłaby się wiązać inozyna. I tak, „wielu z nas błędnie uważało, że [chybotanie] jest nieodłączną właściwością inozyny” - powiedział Sutherland. Ale to badanie wykazało, że inozyna we wczesnym świecie, w którym RNA pojawiło się po raz pierwszy, nie chwieje się, ale zamiast tego niezawodnie łączy się w pary z cytozyną, dodał..
„Teraz to wszystko ma sens, ale na podstawie starszych wyników nie spodziewaliśmy się, że inozyna będzie działać tak dobrze, jak wcześniej” - powiedział starszy autor badań Jack Szostak, profesor chemii i biologii chemicznej na Uniwersytecie Harvarda, który jest również laureat Nagrody Nobla.
Szostak i jego zespół próbują teraz dowiedzieć się, w jaki inny sposób ten prymitywny RNA mógł się różnić od współczesnego RNA - i jak ostatecznie przekształcił się w nowoczesny RNA. Ponadto większość ich laboratorium koncentruje się na tym, jak cząsteczki RNA replikowały się przed ewolucją enzymów. (Enzymy to białka, które przyspieszają reakcje chemiczne.)
„To duże wyzwanie” - powiedział Szostak. „Zrobiliśmy duży postęp, ale wciąż mamy nierozwiązane zagadki”.
Sutherland zauważył również, że pole to ogólnie przechodzi od czystej „hipotezy świata RNA” do takiej, w której więcej składników jest mieszanych w kotle, który stworzył życie. Należą do nich lipidy, peptydy, białka i źródła energii. Dodał, że w umysłach naukowców: „To mniej purystyczny świat RNA niż kiedyś”.
- Galeria: Najbardziej ekstremalne ssaki ewolucji
- Ewolucja kontra kreacjonizm: 6 wielkich bitew
- Na zdjęciach: Niezwykła ewolucja „Blind” Cavefish
Pierwotnie opublikowano w dniu .