Rudolf Cole
0 
3514
772
For milliarder av år siden blandet molekyler på en livløs og tumult jord opp og dannet de første livsformene. Eons senere hyler en større, smartere livsform seg over laboratorieeksperimenter for å prøve å forstå sin egen begynnelse.
Mens noen sier at livet oppsto fra enkle kjeder med molekyler, sier andre at tidlige kjemiske reaksjoner dannet selvreplikerende RNA. En slektning av DNA, RNA fungerer som en dekoder eller messenger av genetisk informasjon. [7 teorier om livets opprinnelse]
En ny studie gir bevis for RNA-ideen, som er kjent som "RNA-verdenshypotesen." Men minst en ingrediens i tidlig RNA kan avvike fra hva som finnes i den moderne formen, rapporterte en gruppe forskere 3. desember i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences..
Moderne RNA, sammen med sukker- og fosfatryggraden, er laget av fire hovedbyggesteiner: nukleobaser kalt adenin (A), cytosin (C), guanin (G) og uracil (U).
Men det viser seg at tidlig RNA kan ha hatt en nukleobase som ikke er en del av den moderne formen.
I bittesmå plastrør legger forskerne vann, litt salt, buffer for å holde pH-basen og magnesiumioner for å få reaksjoner raskere. Disse forholdene ligner de som finnes i en ferskvannssjø eller dam, et krater innsjø, eller den typen innsjø eller basseng som finnes i vulkanske regioner som Yellowstone nasjonalpark - alle steder livet kunne ha startet.
Forskerne la deretter til et lite stykke RNA kalt en grunning festet til et lengre stykke RNA kalt en mal. Ny RNA lages når en primer kopierer mal-RNA, gjennom baseparring. Nukleobasene stemmer overens med hverandre; C binder seg bare med G, og A binder bare med U.
Forskerne la til nukleobasene (A, C, G og U) slik at de kunne binde seg til malen og derved forlenge det kortere stykket, grunning. Resultatene viste at med ingredienser fra moderne RNA, reaksjonen ikke fungerte raskt nok til at RNA ble dannet og replikert uten feil.
Men så tilførte forskerne et annet kjemikalie, kalt inosin, i blandingen, i stedet for det guaninbaserte molekylet. Etter det ble forskerne overrasket over å finne at RNA kunne danne og replikere litt mer nøyaktig enn det gjør i en blanding med guanin.
Denne blandingen forårsaket ikke det som kalles en "feilkatastrofe", noe som betyr at mutasjoner eller tilfeldige feil i replikasjoner holdt seg under en terskel, og sikret at de kunne elimineres før de akkumuleres.
"Det faktum at [tilsetningen av inosin] overgår problemet med feilkatastrofe er en viktig test av [molekylets] betydning," sa David Deamer, en biolog ved University of California, Santa Cruz, som ikke var en del av studien . Hans eneste uenighet er påstanden om at inosin er mer sannsynlig i fremstilling av primitivt RNA enn andre alternative baser, sa Deamer. Han synes ennå ikke at de andre basene bør utelukkes, siden "dette er en ganske bred påstand ... basert på en meget spesifikk kjemisk reaksjon," fortalte Deamer
Men fordi inosin lett kan avledes fra et annet basepar, adenin, gjør det prosessen med å opprette livet "enklere" enn om du måtte lage guanin fra bunnen av, sa John Sutherland, en forsker på den kjemiske opprinnelsen til molekylærbiologi ved MRC Laboratory of Molecular Biology i Storbritannia, som heller ikke var en del av studien.
Funnene bryter "den konvensjonelle visdommen om at inosine ikke kunne vært nyttig," fortalte Sutherland. Inosine hadde oppnådd dette omdømmet fordi det fungerer en veldig spesifikk jobb i en form for RNA kalt transfer RNA, som avkoder genetisk informasjon.
Inosine ble antatt å "vingle" eller binde seg til forskjellige basepar i stedet for et enkelt. Det ville ha gjort det til et dårlig molekyl for å gi unike instruksjoner for å danne nytt RNA, fordi det ikke hadde vært klar retning for hva inosin kunne binde seg til. Og så, "mange av oss hadde feil tenkt at [vingle] var en iboende egenskap av inosin," sa Sutherland. Men denne studien viste at inosin, i den tidlige verdenssammenheng der RNA først oppsto, ikke vingler, men i stedet pares pålitelig med cytosin, la han til.
"Det hele er fornuftig nå, men basert på de eldre resultatene, forventet vi ikke at inosine ville fungere så bra som det gjorde," sa seniorforfatter Jack Szostak, professor i kjemi og kjemisk biologi ved Harvard University, som også er en nobelprisvinner.
Szostak og teamet hans prøver nå å finne ut hvordan det primitive RNA ellers kan ha vært annerledes enn moderne RNA - og hvordan det til slutt ble til moderne RNA. Mye av laboratoriet deres er også fokusert på hvordan RNA-molekyler replikeres før enzymer utviklet seg. (Enzymer er proteiner som fremskynder kjemiske reaksjoner.)
"Dette er en stor utfordring," fortalte Szostak. "Vi har gjort mye fremgang, men det er fremdeles uløste gåter."
Sutherland bemerket også at feltet generelt går videre fra en ren "RNA verdenshypotese" til en som ser flere komponenter blandet inn i gryten som skapte liv. Disse inkluderer lipider, peptider, proteiner og energikilder. Han la til at i forskernes sinn, "Det er en mindre puristisk RNA-verden enn den pleide å være."
- Galleri: Evolusjons mest ekstreme pattedyr
- Evolusjon vs. kreasjonisme: 6 store slag
- I bilder: Den ekstraordinære evolusjonen av 'Blind' Hulefisk
Opprinnelig publisert på .