Пре милијарде година, молекули на беживотној и бурној Земљи помешали су се, формирајући прве животне форме. Еонима касније, већи, паметнији облик живота гужва се у лабораторијским експериментима покушавајући да схвате сопствене почетке.
Док неки кажу да је живот настао из једноставних ланаца молекула, други кажу да су ране хемијске реакције формирале само-умножавајућу РНК. Рођак ДНК, РНА делује као декодер или преносник генетских информација.
Нова студија пружа доказе за идеју РНА, која је позната и као "хипотеза света РНА". Али барем један састојак ране РНА може се разликовати од онога што се налази у савременом облику, открила је група научника 3. децембра у часопису Процеедингс оф тхе Натионал Ацадеми оф Сциенцес.
Савремена РНА, заједно са кичмом и фосфатом, сачињена је од четири главна градивна блока: нуклеобазе назване аденин (А), цитозин (Ц), гванин (Г) и урацил (У).
Али испада да је рана РНА можда имала једну нуклеобазу која није део модерног облика.
У сићушне пластичне епрувете, истраживачи су ставили воду, мало соли, пуфер да би се одржали пХ базични и магнезијумови јони како би се убрзале реакције. Ови услови су слични онима у слатководном језеру или базену, кратерском језеру или врсти језера или базена који се налазе у вулканским регионима као што је Национални парк Иелловстоне - свим местима која је живот могао започети.
Затим су истраживачи додали мали део РНА који се зове прајмер везан на дужи део РНА који се зове шаблон. Нова РНА се прави када прајмер копира шаблону РНА, помоћу упаривања базе. Нуклеобазе се јединствено подударају једна са другом; Ц се веже само са Г, а А веже само са У.
Истраживачи су додали нуклеобазе (А, Ц, Г и У) како би се они могли везати за образац и на тај начин продужити краћи комад, прајмер. Резултати су показали да, са састојцима модерне РНА, реакција није деловала довољно брзо да се РНА формира и реплицира без грешака.
Али тада су истраживачи додали другу хемијску супстанцу, звану инозин, уместо молекула заснованог на гванину. Након тога, истраживачи су били изненађени када су открили да РНА може да се формира и умножава нешто тачније него што је то случај у мешавини са гванином.
Ова комбинација није проузроковала оно што се назива "катастрофа грешке", што значи да су мутације или случајне грешке у репликацијама остале испод прага, осигуравајући да се могу елиминисати пре накупљања.
"Чињеница која превазилази проблем катастрофе грешке важан је тест од значаја", рекао је Давид Деамер, биолог са Калифорнијског универзитета у Санта Црузу који није био део студије. Његова једина замерка је тврдња да је инозин вероватнији у стварању примитивне РНА од осталих алтернативних база, рекао је Деамер. Још не мисли да друге базе треба искључити, будући да је "ово прилично широка тврдња ... заснована на високо специфичној хемијској реакцији", изјавио је Деамер за Ливе Сциенце
Али будући да се инозин може лако извести из другог основног пара, аденина, то чини процес настајања живота "лакшим" него ако бисте морали да направите гуанин испочетка, рекао је Јохн Сутхерланд, истраживач хемијског порекла молекуларне биологије на МРЦ-у. Лабораторија за молекуларну биологију у Великој Британији, која такође није била део студије.
Резултати откривају "уобичајену мудрост да иносин не може бити користан", рекао је Сутхерланд за Ливе Сциенце. Инозин је стекао ову репутацију, јер ради врло специфичан посао у облику РНА који се зове трансфер РНА, који декодира генетске информације.
Сматрало се да инозин „лута“, или се везује за разне парове база, а не за један једини. То би га учинило сиромашним молекулом за давање јединствених упутстава за формирање нове РНА, јер не би постојао јасан правац за шта би се инозин могао везати. И тако, „многи од нас су погрешно мислили да је то својствено иносин“, рекао је Сутхерланд. Али ова студија је показала да инозин, у раном свету где се РНА први пут појавила, не помера, већ уместо тога поуздано парира са цитозином, додао је.
"То сада има смисла, али на основу старијих резултата нисмо очекивали да ће инозин деловати тако добро", рекао је старији аутор студије Јацк Сзостак, професор хемије и хемијске биологије на Харвард универзитету, који је такође нобеловац.
Сзостак и његов тим сада покушавају да схвате како би се другачија примитивна РНА могла разликовати од модерне РНА - и како се на крају претворила у модерну РНА. Такође, велики део њихових лабораторија усмерен је на то како се молекули РНА реплицирају пре него што су ензими еволуирали. (Ензими су протеини који убрзавају хемијске реакције.)
"Ово је велики изазов," рекао је Сзостак за Ливе Сциенце. "Доста смо напредовали, али још увек постоје нерешене загонетке."
Сутхерланд је такође напоменуо да се поље углавном креће од чисте "хипотезе РНА света" ка оној која види више компоненти помешаних у котлу који је створио живот. Они укључују липиде, пептиде, протеине и изворе енергије. Он је додао да је у мислима истраживача "то мање пуристички свет РНК него некада".
