Życie na Ziemi wcale nie zaczęło się od RNA. Przez lata mijaliśmy się z prawdą

Chemicy dokonali ważnego odkrycia, które wspiera zaskakujący nowy pogląd na to, jak powstało życie na naszej planecie. Okazuje się, że wszystko zaczęło się nie od RNA, a od mieszanki DNA i RNA.
DNA i RNA prawdopodobnie powstały jednocześnie
DNA i RNA prawdopodobnie powstały jednocześnie

Naukowcy ze Scripps Research wykazali, że to anion diamidofosforanowy(1-) (DAP), który prawdopodobnie był obecny na Ziemi przed powstaniem życia, umożliwił na połączenie się maleńkich cegiełek zwanych deoksynukleotydami w nici pierwotnego DNA.

Czytaj też: DNA w plemnikach jak klocki Tetrisa? Wystarczy jeden defekt, a pojawi się problem z płodnością

To ważne odkrycie, które wskazuje, że zarówno DNA, jak i RNA powstały razem jako produkty podobnych reakcji chemicznych, a pierwsze samoreplikujące się cząsteczki stanowiły mieszaninę DNA i RNA. To może pomóc rozumieć nam zrozumieć pochodzenie wszystkich współczesnych organizmów.

Prof. Ramanarayan Krishnamurthy ze Scripps Research mówi:

To odkrycie jest ważnym krokiem w kierunku opracowania szczegółowego modelu chemicznego tego, jak pierwsze formy życia powstały na Ziemi.

Jak powstało życie na Ziemi?

Dominująca w ostatnich latach w biologii i chemii hipoteza “świata RNA” mówiła, że pierwsze samoreplikujące się cząsteczki były oparte na RNA, a DNA powstało jako produkt dalszych przemian. Zespół prof. Krishnamurthy’ego uaża, że jest ona mało prawdopodobna, gdyż cząsteczki RNA były po prostu zbyt “lepkie”, by posłużyć za pierwsze samoreplikujące się formy.

Prof. Ramanarayan Krishnamurthy dodaje:

Nić RNA może przyciągać inne pojedyncze bloki konstrukcyjne RNA, które przyklejają się do niej, tworząc coś w rodzaju lustrzanego odbicia nici – każdy blok konstrukcyjny w nowej nici wiąże się z komplementarnym blokiem konstrukcyjnym na oryginalnej, szablonowej nici. Jeśli nowa nić może oderwać się od nici wzorcowej i w tym samym procesie rozpocząć tworzenie innych nowych nici, to znaczy, że dokonała ona wyczynu samoreplikacji, który leży u podstaw życia.

Podczas gdy DNA i RNA bez problemu się odnajdują i łączą ze sobą, proces odwrotny jest znacznie trudniejszy. Współczesne organizmy wytwarzają enzymu, które mogą zmusić poplątane nici RNA i DNA do rozejścia się, ułatwiając w ten sposób replikację.

Czytaj też: Maszyna do pisania DNA. Jak zamienić ją w czarną skrzynkę?

“Chimeryczne” nici molekularne (mieszanki DNA i RNA) prawdopodobnie były w stanie obejść ten problem, stosunkowo łatwo się od siebie oddzielając. W 2017 r. naukowcy podali, że DAP mógł odegrać kluczową rolę w modyfikowaniu rybonukleozydów i łączeniu ich w RNA – podobnie mogło być w przypadku DNA.

Eddy Jiménez, asystent Krishnamurthy, dodaje:

Odkryliśmy, że użycie DAP do reakcji z deoksynukleozydami działa lepiej, gdy deoksynukleozydy nie są wszystkie takie same, ale zamiast tego są mieszankami różnych “liter” DNA, takich jak A i T, lub G i C, jak prawdziwe DNA.

Prof. Krishnamurthy podsumowuje:

Teraz, gdy lepiej rozumiemy, jak pierwotna chemia mogła stworzyć pierwsze RNA i DNA, możemy zacząć stosować ją do mieszanek rybonukleozydowych i deoksynukleozydowych bloków budulcowych, aby zobaczyć, jakie chimeryczne cząsteczki powstają – i czy mogą się samoreplikować i ewoluować.