Pirms miljardiem gadu nedzīvas un drūmas Zemes molekulas sajaucās, veidojot pirmās dzīvības formas. Pēc mūžiem vēlāk lielāks un gudrāks dzīvesveids iekrīt laboratorijas eksperimentos, mēģinot izprast paša pirmsākumus.
Kaut arī daži saka, ka dzīve radusies no vienkāršām molekulu ķēdēm, citi saka, ka agrīnas ķīmiskas reakcijas veidoja pašreplicējošu RNS. DNS radinieks, RNS darbojas kā ģenētiskās informācijas dekodētājs vai sūtītājs.
Jauns pētījums sniedz pierādījumus RNS idejai, kas ir pazīstama kā "RNS pasaules hipotēze". Bet vismaz viena agrīnas RNS sastāvdaļa var atšķirties no mūsdienās atrodamās, zinātnieku grupa ziņoja 3. decembrī žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences.
Mūsdienu RNS līdztekus cukura un fosfāta mugurkaulam ir izgatavots no četriem galvenajiem celtniecības blokiem: nukleobāzes, ko sauc par adenīnu (A), citozīnu (C), guanīnu (G) un uracilu (U).
Bet izrādās, ka agrīnā RNS varētu būt bijusi viena nukleobāze, kas neietilpst mūsdienu formā.
Nelielajās plastmasas caurulēs pētnieki ievieto ūdeni, nedaudz sāls, buferšķīdumu, lai saglabātu pH pamata līmeni, un magnija jonus, lai paātrinātu reakcijas. Šie apstākļi ir līdzīgi tiem, kas atrodami saldūdens ezerā vai dīķī, krāteru ezerā vai tāda veida ezerā vai baseinā, kas atrodams vulkāniskos reģionos, piemēram, Jeloustonas Nacionālajā parkā - visās vietās, kur varēja sākties dzīve.
Pēc tam pētnieki pievienoja nelielu RNS gabalu, ko sauca par grunti, kas pievienots garākam RNS gabalam, ko sauca par veidni. Jauns RNS tiek izveidots, kad gruntējums kopē šablonu RNS, izmantojot bāzes pārī. Kodolu bāzes vienmērīgi sakrīt; C saistās tikai ar G, un A saistās tikai ar U.
Pētnieki pievienoja nukleobāzes (A, C, G un U), lai tie varētu saistīties ar veidni un tādējādi pagarināt īsāku gabalu - grunti. Rezultāti parādīja, ka ar mūsdienu RNS sastāvdaļām reakcija nedarbojās pietiekami ātri, lai RNS veidotos un replicētos bez kļūdām.
Bet tad pētnieki guanīna bāzes molekulas vietā maisījumam pievienoja citu ķīmisku vielu, ko sauca par inozīnu. Pēc tam pētnieki bija pārsteigti, atklājot, ka RNS var veidoties un replicēties nedaudz precīzāk nekā tas notiek maisījumā ar guanīnu.
Šis sajaukums neizraisīja to, ko sauc par “kļūdu katastrofu”, kas nozīmē, ka mutāciju vai nejaušu kļūdu atkārtojumi palika zem sliekšņa, nodrošinot, ka pirms uzkrāšanas tos var novērst.
"Fakts, kas atrisina kļūdu katastrofas problēmu, ir svarīgs nozīmīguma pārbaudījums," sacīja Deivids Dīmers, Kalifornijas universitātes Santa Krusas biologs Deivids Dīmers, kurš nebija pētījuma dalībnieks. Viņa vienīgais apgalvojums ir apgalvojums, ka inozīns ir ticamāks primitīvas RNS veidošanā nekā citas alternatīvas bāzes, sacīja Deamers. Viņš vēl neuzskata, ka citas bāzes būtu jāizslēdz, jo "šī ir diezgan plaša prasība ... balstīta uz ļoti specifisku ķīmisku reakciju", Deamer pastāstīja Live Science
Bet, tā kā inozīnu var viegli iegūt no cita bāzes pāra, adenīna, tas dzīves procesu padara "vieglāku" nekā tad, ja jums būtu jāveido guanīns no nulles, sacīja Džons Sutherlands, MRC molekulārās bioloģijas ķīmisko izcelsmju pētnieks. Molekulārās bioloģijas laboratorija Lielbritānijā, kas arī nebija pētījuma daļa.
Rezultāti pārkāpj "parasto gudrību, ka inozīns nevarēja būt noderīgs", Sutherland stāstīja Live Science. Inozīns bija nopelnījis šo reputāciju, jo tas strādā ļoti specifisku darbu RNS formā, ko sauc par pārsūtīšanas RNS, kas dekodē ģenētisko informāciju.
Tika uzskatīts, ka inozīns "viļņojas" vai saistās ar dažādiem bāzes pāriem, nevis vienu. Tas būtu padarījis to par sliktu molekulu, kas dod unikālas instrukcijas jaunas RNS veidošanai, jo nebūtu bijis skaidrs virziens, pie kā inozīns varētu saistīties. Un tā, "daudzi no mums nepareizi domāja, ka tas ir inozīna neatņemams īpašums", sacīja Sutherlands. Bet šis pētījums parādīja, ka inozīns agrīnā pasaules kontekstā, kur RNS pirmo reizi parādījās, nemērc, bet tā vietā, lai droši sapārotos ar citozīnu, viņš piebilda.
"Tagad tam visam ir jēga, taču, balstoties uz vecākiem rezultātiem, mēs negaidījām, ka inozīns darbosies tikpat labi, kā tas notika," sacīja pētījuma vecākais autors Džeks Šostaks, Hārvarda universitātes ķīmijas un ķīmiskās bioloģijas profesors, kurš ir arī Nobela prēmijas laureāts.
Šostaks un viņa komanda tagad mēģina izdomāt, kā gan citādi šī primitīvā RNS varēja atšķirties no mūsdienu RNS - un kā tā galu galā pārvērtās par mūsdienīgu RNS. Arī liela daļa laboratorijas ir vērsta uz to, kā RNS molekulas replicējās pirms fermentu attīstības. (Fermenti ir olbaltumvielas, kas paātrina ķīmiskās reakcijas.)
"Tas ir liels izaicinājums," Szostak stāstīja Live Science. "Mēs esam daudz progresējuši, taču joprojām ir neatrisinātas mīklas."
Sutherlands arī atzīmēja, ka lauks parasti virzās no tīras "RNS pasaules hipotēzes" uz tādu, kurā redzami vairāk komponenti, kas sajaukti katlā, kas radīja dzīvību. Tajos ietilpst lipīdi, peptīdi, olbaltumvielas un enerģijas avoti. Viņš piebilda, ka pētnieku prātos: "Tā ir mazāk puristiska RNS pasaule, nekā tas bija agrāk."
