Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych i Republiki Południowej Afryki wykazali, że krótkie łańcuchy nukleotydów RNA mogą spontanicznie łączyć się ze sobą, tworząc duże cząsteczki. Ta zdolność jest niezbędna do pojawienia się w pierwotnym bulionie związków o aktywności enzymatycznej, które przechowują informacje genetyczne. Artykuł badaczy został opublikowany w czasopiśmie Royal Society Open Science.
Zgodnie z hipotezą świata RNA prekursorami żywych komórek były cząsteczki enzymów (rybozymy) zdolne do kopiowania się (replikacji). Wiadomo, że takie związki są duże i złożone. Miały powstać z mniejszych cząsteczek w procesie zwanym ligacją, w którym dwa łańcuchy nukleotydowe są połączone na końcach. Jednak taka reakcja jest przeprowadzana przez osobną grupę enzymów (ligaz), więc świat RNA byłby niemożliwy bez obecności rybozymów, które zapewniają własną ligację.
Jako obiekt badań naukowcy wykorzystali złożoną rybozymową polimerazę RNA R18. Ta duża cząsteczka ma dwa miejsca aktywne. Jeden z nich prowadzi aktywność polimerazy, czyli syntetyzuje cząsteczkę RNA z nukleotydów, drugi jest jądrem ligazy. Specjaliści usunęli różne fragmenty rybozymu, uzyskując serię małych łańcuchów, z których wszystkie miały centrum ligaturujące. Ta ostatnia, jak również cała polimeraza R18, zostały umieszczone w środowisku zawierającym inne małe cząsteczki RNA (substraty).
Naukowcy ocenili zdolność cząsteczek do samoligacji. R18 wykazywał bardzo niską aktywność, ale najmniejsza nić (R18-T4) łączyła ze sobą wiele różnych cząsteczek RNA. Wraz ze wzrostem długości łańcucha aktywność ligazy malała, a cząsteczka mogła wiązać się tylko z określonymi substratami. Zdaniem ekspertów w ten sposób rybozymy uzyskują specyficzność charakterystyczną dla enzymów w żywych komórkach.
Wyniki badań pokazały, że we wczesnych stadiach świata RNA duże cząsteczki pojawiały się poprzez fuzję ligaz z różnymi małymi łańcuchami rybonukleinowymi. Początkowo takie związki nie mogły skutecznie pełnić funkcji enzymatycznych, takich jak samokopiowanie, ale miały już specyficzność dla niektórych substratów. W trakcie ewolucji molekularnej ich zdolność do replikacji wzrosła.