Mokslininkai: artėjame prie pirmojo gyvybės evoliucijos etapo atkūrimo

 

"Mokslininkai, sukūrę RNR molekulių sistemą, kuri iš dalies gali pati save replikuoti, priartėjo prie tikslo suprasti, kaip iš inertinių molekulių atsirado gyvybė. Jie teigia, kad vieną dieną turėtų būti įmanoma pirmą kartą pasiekti visišką savireplikaciją.

 

RNR yra labai svarbi molekulė, kai kalbama apie gyvybės atsiradimą – nes ji gali saugoti informaciją kaip DNR ir katalizuoti reakcijas kaip baltymai. Nors ji nėra tokia veiksminga kaip abi šios medžiagos, tai, kad ji gali daryti ir viena, ir kita, reiškia, kad daugelis mokslininkų mano, jog gyvybė prasidėjo nuo RNR molekulių, galinčių save replikuoti. „Tai buvo molekulė, kurios pagrindu veikė biologija, – sako Londono universitetinio koledžo mokslininkas Jamesas Attwateris. Tačiau sukurti savaime besidubliuojančias RNR molekules pasirodė sudėtinga. RNR, kaip ir DNR, gali sudaryti dvigubas spirales ir gali būti kopijuojama tokiu pat būdu – padalijus dvigubą spiralę į dvi dalis ir prie kiekvienos iš jų pridėjus RNR raidžių, kad būtų sukurtos dvi identiškos spiralės.

 

Problema ta, kad RNR dvigubos spiralės taip stipriai sulimpa tarpusavyje, kad sunku išlaikyti grandines atskirtas pakankamai ilgai, kad būtų galima jas replikuoti. Dabar J. Attwateris ir jo kolegos nustatė, kad trijų RNR raidžių rinkiniai – tripletai – pakankamai stipriai prisijungia prie kiekvienos grandinės, kad neleistų suagreguoti greitai. Pasak J. Attwaterio, trys yra tinkamiausias taškas, nes ilgesni rinkiniai gali sukelti klaidų. Taigi, komandos sukurtoje sistemoje dvigubos spiralės pavidalo RNR fermentas sumaišomas su tripletais.

 

Tirpalas parūgštinamas ir pašildomas iki 80 °C, kad atsiskirtų spiralė ir tripletai galėtų susijungti į poras bei sudaryti dvigubos spiralės „laiptelius“. Po to tirpalas tampa šarminiu ir atšaldomas iki -7 °C. Kai vanduo užšąla, likęs skystis tampa labai koncentruotas, o RNR fermentas tampa aktyvus ir sujungia tripletus, sudarydamas naują grandinę.

 

Kol kas mokslininkams pavyko replikuoti tik iki 30 raidžių iš 180 raidžių ilgio RNR fermento, tačiau jie mano, kad pagerinę fermento efektyvumą, jie gali pasiekti visišką replikaciją. J. Attwateris sako, kad ši „labai paprasta molekulių sistema“ pasižymi intriguojančiomis savybėmis. Viena iš jų – galimas ryšys tarp tripletų RNR raidžių ir tripletų kodo, kuris šiandien naudojamas baltymų sekai ląstelėse nurodyti. „Gali būti, kad yra ryšys tarp to, kaip biologija anksčiau kopijavo RNR, ir to, kaip biologija naudoja RNR šiandien“, – sako jis. Be to, tyrėjų komanda nustatė, kad tripletai, kurie praeityje greičiausiai dalyvavo natūralioje replikacijoje, yra tie, kurie jungiasi stipriausiai. Manoma, kad pirmąjį genetinį kodą sudarė būtent toks tripletų rinkinys – tai dar viena intriguojanti sąsaja. Tyrėjai mano, kad sąlygos, reikalingos šiam procesui vykti, gali susiklostyti natūraliai. Kadangi jam reikia gėlo vandens, labiausiai tikėtina, kad jis vyko sausumoje, galbūt kokioje nors geoterminėje sistemoje.

 

 „Sudedamųjų dalių šiandien galima rasti Žemėje – Islandijos karštųjų šaltinių pH gali būti įvairus, įskaitant ir tokius rūgščius, kokius naudojame mes“, – teigia J. Attwateris.

 

„Šis straipsnis įdomus tuo, kad jis gali rodyti, jog RNR nukleotidų tripletų vaidmuo yra grynai cheminis, t. y. neinformacinis, kurį jie galėjo atlikti prieš atsirandant gyvai ląstelei“, sako Zachary Adamas iš Viskonsino-Medisono universiteto JAV. Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature Chemistry“.