Biolodzy ze Stanów Zjednoczonych udowodnili prawdopodobieństwo alternatywnego wariantu ewolucji życia, zgodnie z którym cząsteczki RNA i DNA powstały jednocześnie, omijając etap świata RNA, wynika z artykułu opublikowanego w czasopiśmie Angewandte Chemie.
„Nawet jeśli wierzysz w 'świat RNA', musisz przyjąć wiarę i postawę, że coś istnieje jednocześnie z RNA i pomogło życiu ewoluować w kierunku DNA i białek. Dlaczego nie założyć, że DNA i RNA powstały w tym samym czasie i nie próbować zamienić drugiego w pierwszy za pomocą jakiejś szalonej chemii”- powiedział Ramanarayanan Krishnamurthy z Scripps Institute w La Jolla (USA).
Zgodnie z ogólnie przyjętą teorią dzisiejszego „świata RNA” rolę białek i DNA w pierwszych organizmach żywych na Ziemi odgrywały cząsteczki RNA. Następnie białka zaczęły kontrolować procesy komórkowe, a DNA przejęło rolę repozytorium informacji genetycznej. Naukowcy eksperymentują obecnie z krótkimi cząsteczkami RNA, próbując odtworzyć pochodzenie życia w laboratorium.
W szczególności biologowie ewolucji molekularnej próbują dziś zrozumieć, w jaki sposób cząsteczki RNA zostały zastąpione ich odpowiednikami DNA. Większość naukowców zakłada, że działo się to stopniowo - najpierw pojawiły się tak zwane „chimery”, cząsteczki składające się z połączeń zarówno RNA, jak i DNA, a następnie nukleotydy RNA były stopniowo zastępowane znanymi „literami” zawartymi w naszym kodzie genetycznym.
Krishnamurti i jego koledzy odkryli, że najprawdopodobniej nie mogło się to zdarzyć w rzeczywistości, po zbadaniu, jak stabilne byłyby takie chimeryczne „hybrydy” DNA i RNA. W tym celu naukowcy zebrali kilka krótkich łańcuchów „czystych” cząsteczek DNA i RNA, składających się z 16, 10 i 6 „liter” -nukleotydów.
Naukowcy przetworzyli niektóre z tych molekuł w taki sposób, że niektóre zawarte w nich „litery” zamieniły się w analogi używane w RNA lub DNA, w wyniku czego stały się chimerycznymi „hybrydami”, podobnymi do tych „budulcowych życia”, które istniały w początkach życia. Przygotowując rozwiązania takich „chimer”, autorzy artykułu podgrzali je i prześledzili, jak szybko się rozkładają.
Jak się okazało, nawet dodanie jednej obcej „litery” doprowadziło do gwałtownego spadku stabilności cząsteczek, obniżając temperaturę ich rozkładu o 10-20 stopni Celsjusza. Podobną reakcję zaobserwowano zarówno w cząsteczkach DNA, jak iw cząsteczkach RNA, ze zmianami dowolnego typu liter i wiązań między nimi, co sugeruje, że wszystkie chimery są z natury wyjątkowo niestabilne.
Ich niestabilność, jak przyznaje Krishnamurti, nie oznacza, że nie mogą one w zasadzie istnieć w podstawowej „zupie” ziemskich oceanów, ale ich istnienie w pierwszych żywych komórkach wymagałoby obecności złożonych enzymów, które nieustannie „naprawiają” takie cząsteczki i chronią je przed rozkład. Jest bardzo mało prawdopodobne, że powstały przed pojawieniem się pierwszych białek i DNA.
Film promocyjny:
Dlatego, według Krishnamurtiego, płynne przejście ze świata RNA do współczesnego życia było niemożliwe, co skłoniło go do przekonania, że zarówno RNA, jak i DNA powstały w tym samym czasie i że pierwsze życie mogło wykorzystać je oba w swoim życiu. Taki scenariusz, jego zdaniem, jest bardziej zgodny z wynikami eksperymentów i tym, co widzimy we współczesnych organizmach, niż hipoteza „świata RNA”.