Miljardid aastad tagasi segunesid elutu ja tormilise Maa molekulid, moodustades esimesed eluvormid. Eonid hiljem on suurem, nutikam eluvorm haakumas laborikatsete üle, millega üritatakse aru saada omaenda algustest.
Kui mõned väidavad, et elu tekkis lihtsatest molekulide ahelatest, siis teiste sõnul moodustasid varajased keemilised reaktsioonid isereplitseeruva RNA. DNA sugulane, RNA toimib geneetilise teabe dekoodrina või edastajana.
Uus uuring pakub tõendeid RNA idee kohta, mida tuntakse kui "RNA maailma hüpoteesi". Kuid vähemalt üks varajase RNA koostisosa võib erineda kaasaegses vormis leiduvatest, teatas teadlaste rühm 3. detsembril ajakirjas Proceedings of the National Academy of Sciences.
Kaasaegne RNA koos oma suhkru- ja fosfaatkarkassiga koosneb neljast peamisest ehitusplokist: nukleobaasid, mida nimetatakse adeniiniks (A), tsütosiiniks (C), guaniiniks (G) ja uratsiiliks (U).
Kuid selgub, et varajases RNA-s võis olla üks nukleobaas, mis ei kuulu tänapäevasesse vormi.
Pisikestesse plasttorudesse panid teadlased vett, natuke soola, puhverlahust pH aluselise hoidmiseks ja magneesiumiioone, et reaktsioone kiirendada. Need tingimused on sarnased magevee järves või tiigis, kraatrijärves või vulkaanilistes piirkondades, näiteks Yellowstone'i rahvuspargis leiduvas järves või basseinis - kõigis kohtades, millest elu võis alata.
Seejärel lisasid teadlased väikese RNA tüki, mida nimetatakse praimeriks, mis kinnitati pikema RNA tüki külge, mida nimetatakse matriitsiks. Uus RNA valmistatakse siis, kui praimer kopeerib matriitsi RNA läbi aluse sidumise. Tuumabaasid sobivad omavahel üheselt kokku; C seob ainult G-ga ja A seob ainult U-ga.
Teadlased lisasid nukleobaasid (A, C, G ja U), et nad saaksid matriitsiga seostuda ja pikendada sellega lühemat tükki, praimerit. Tulemused näitasid, et moodsa RNA koostisainetega ei toiminud reaktsioon piisavalt kiiresti, et RNA saaks vigadeta moodustuda ja paljuneda.
Kuid siis lisasid teadlased segule guaniinipõhise molekuli asemel veel ühe kemikaali, inosiini. Pärast seda avastasid teadlased üllatuse, et RNA võib moodustuda ja paljuneda pisut täpsemini kui guaniiniga segamisel.
See segu ei põhjustanud nn veakatastroofi, mis tähendab, et mutatsioonid või juhuslikud vead replikatsioonides jäid allapoole läve, tagades, et enne akumulatsiooni saab need kõrvaldada.
"Fakt, mis lahendab veakatastroofi probleemi, on oluline proovikivi," ütles Californias Santa Cruzi ülikooli bioloog David Deamer, kes uuringus ei osalenud. Tema ainus segadus on väide, et inosiin on primitiivse RNA valmistamisel usutavam kui teised alternatiivsed alused, ütles Deamer. Ta ei arva veel, et teisi aluseid tuleks välistada, kuna "see on üsna lai väide ... põhineb väga spetsiifilisel keemilisel reaktsioonil", ütles Deamer Live Science'ile
Kuna inosiini saab hõlpsalt teisest aluspaarist, adeniinist, saab see eluprotsessi "lihtsamaks" kui siis, kui te peaksite guaniini nullist valmistama, ütles MRC molekulaarbioloogia keemiliste päritolu uurija John Sutherland. Suurbritannia molekulaarbioloogia labor, kes samuti uuringusse ei kuulunud.
Leiud rikuvad "tavapäraseid tarkusi, millest inosiin ei oleks võinud olla kasulik," rääkis Sutherland Live Science'ile. Inosine oli selle maine teeninud, kuna see töötab väga spetsiifiliselt RNA kujul, mida nimetatakse siirde-RNA-ks, mis dekodeerib geneetilist teavet.
Arvatakse, et inosiin "võngub" või seostub ühe, mitte erinevate aluspaaridega. See oleks muutnud uue RNA moodustamiseks ainulaadsete juhiste andmiseks kehva molekuli, sest poleks olnud selget suunda, millega inosiin võiks seostuda. Ja nii "" paljud meist arvasid valesti, et see on inosiini olemuslik omadus ", ütles Sutherland. Kuid see uuring näitas, et inosiin varajases maailmas, kus RNA esmakordselt tekkis, ei võnku, vaid paarib usaldusväärselt tsütosiiniga, lisas ta.
"See kõik on nüüd mõttekas, kuid vanemate tulemuste põhjal ei osanud me oodata, et inosiin toimib nii hästi, kui see toimis," ütles uuringu vanemkirjanik Jack Szostak, Harvardi ülikooli keemia ja keemiabioloogia professor, kes on ka Nobeli preemia laureaat.
Szostak ja tema meeskond proovivad nüüd välja mõelda, kuidas muidu võis see primitiivne RNA erineda tänapäevasest RNA-st - ja kuidas see lõpuks moodsaks RNA-ks muutus. Samuti on suur osa nende laborist keskendunud sellele, kuidas RNA molekulid replitseerusid enne ensüümide arengut. (Ensüümid on valgud, mis kiirendavad keemilisi reaktsioone.)
"See on suur väljakutse," ütles Szostak Live Science'ile. "Oleme teinud palju edusamme, kuid endiselt on lahendamata mõistatusi."
Sutherland märkis ka, et väli liigub üldiselt puhtast "RNA-maailma hüpoteesist" ühele, kus nähakse rohkem komponente, mis segunevad elu loonud padaga. Nende hulka kuuluvad lipiidid, peptiidid, valgud ja energiaallikad. Ta lisas, et teadlaste meelest: "See on vähem puristlik RNA maailm kui vanasti."
