Prije nekoliko milijardi godina, molekule na beživotnoj i burnoj Zemlji miješale su se, formirajući prve životne forme. Eonima kasnije, veći, pametniji oblik života gužva se u laboratorijskim eksperimentima pokušavajući razumjeti vlastite početke.
Dok neki kažu da je život nastao iz jednostavnih lanaca molekula, drugi kažu da su rane kemijske reakcije formirale samoobnavajuću RNA. Rođak DNK, RNA djeluje kao dekoder ili glasnik genetskih informacija.
Nova studija pruža dokaze za ideju RNA, koja je poznata kao "hipoteza RNA svijeta". No, barem se jedan sastojak rane RNA može razlikovati od onoga što se nalazi u modernom obliku, otkrila je skupina znanstvenika 3. prosinca u časopisu Proceedings of the National Academy of Sciences.
Moderna RNA, zajedno s kralježnicom šećera i fosfata, sastoji se od četiri glavna gradivna bloka: nukleobaze nazvane adenin (A), citozin (C), gvanin (G) i uracil (U).
Ali ispada da je rana RNA možda imala jednu nukleobazu koja nije dio modernog oblika.
U malene plastične epruvete, istraživači su stavili vodu, malo soli, pufer da bi se održali pH bazični i magnezijevi ioni kako bi se ubrzale reakcije. Ovi su uvjeti slični onima u slatkovodnom jezeru ili ribnjaku, kraterskom jezeru ili vrsti jezera ili bazena koji se nalaze u vulkanskim regijama poput nacionalnog parka Yellowstone - svih mjesta koja je život mogao započeti.
Potom su istraživači dodali mali komad RNA nazvan temeljni premaz koji je pričvršćen na duži komad RNA nazvan predložak. Nova RNA izrađuje se kada temeljni premaz kopira šablonski RNA putem uparivanja baze. Nukleobaze se jedinstveno podudaraju jedna s drugom; C se veže samo s G, a A veže samo s U.
Istraživači su dodali nukleobaze (A, C, G i U) kako bi se mogli vezati za predložak i na taj način produžiti kraći komad, temeljni premaz. Rezultati su pokazali da uz sastojke moderne RNA, reakcija nije djelovala dovoljno brzo da bi se RNA mogla oblikovati i replicirati bez pogreške.
Ali tada su istraživači dodali drugu smjesu, nazvanu inozin, u mješavinu, umjesto molekule temeljene na gvaninu. Nakon toga, istraživači su bili iznenađeni kada su otkrili da se RNA može formirati i umnožavati nešto preciznije nego u mješavini s gvaninom.
Ova mješavina nije uzrokovala ono što se naziva "katastrofa pogreške", što znači da su mutacije ili slučajne pogreške u replikacijama ostale ispod praga, osiguravajući da se mogu ukloniti prije nakupljanja.
"Činjenica koja nadvladava problem katastrofe grešaka važan je test od značaja", rekao je David Deamer, biolog sa Sveučilišta u Kaliforniji, Santa Cruz koji nije bio dio studije. Njegova jedina zamisao je tvrdnja da je inozin vjerovatniji u stvaranju primitivne RNA od ostalih alternativnih baza, rekao je Deamer. Još ne misli da druge baze trebaju biti isključene, budući da je "ovo prilično široka tvrdnja ... koja se temelji na visoko specifičnoj kemijskoj reakciji", izjavio je Deamer za Live Science
No, budući da se inozin može lako izvesti iz drugog osnovnog para, adenina, to postupak podrijetla života čini "lakšim" nego ako biste ganin morali napraviti ispočetka, rekao je John Sutherland, istraživač kemijskog podrijetla molekularne biologije na MRC-u. Laboratorij za molekularnu biologiju u Velikoj Britaniji, koji također nije bio dio studije.
Rezultati otkrivaju "uobičajenu mudrost da inozin ne bi mogao biti koristan", rekao je Sutherland za Live Science. Inozin je stekao ovu reputaciju jer radi vrlo specifičan posao u obliku RNA koji se zove prijenos RNA, koji dekodira genetske informacije.
Smatralo se da inozin "njiše" ili se veže za različite bazne parove, a ne za pojedinačni. To bi ga učinilo siromašnom molekulom za davanje jedinstvenih uputa za formiranje nove RNA, jer ne bi postojao jasan smjer s čime bi se inozin mogao povezati. I tako, "mnogi od nas pogrešno su mislili da je to svojstveno inosin", rekao je Sutherland. No, ovo je istraživanje pokazalo da inozin, u kontekstu ranog svijeta u kojem se RNA prvi put pojavila, ne mijenja, već se umjesto toga pouzdano parira s citozinom, dodao je.
"To sada ima smisla, ali na osnovu starijih rezultata nismo očekivali da će inozin djelovati tako dobro", rekao je stariji autor studije Jack Szostak, profesor kemije i kemijske biologije na Sveučilištu Harvard, koji je također nobelovac.
Szostak i njegov tim sada pokušavaju otkriti kako se drugačije ta primitivna RNA mogla razlikovati od moderne RNA - i kako se na kraju pretvorila u modernu RNA. Također, veći dio njihovog laboratorija usmjeren je na to kako se molekule RNA repliciraju prije nego što su enzimi evoluirali. (Enzimi su proteini koji ubrzavaju kemijske reakcije.)
"Ovo je veliki izazov", rekao je Szostak za Live Science. "Mnogo smo napredovali, ali još uvijek postoje neriješene zagonetke."
Sutherland je također napomenuo da se to polje uglavnom kreće od čiste hipoteze "RNA svijeta" do one koja vidi više komponenti pomiješanih u kotlu koji je stvorio život. Oni uključuju lipide, peptide, proteine i izvore energije. Dodao je da je u mislima istraživača "to manje puristički svijet RNK nego nekada".
