Hemičari su u laboratoriji uspeli oponašati (replikacija) jedan od ključnih trenutaka u nastanku života na Zemlji – spontano spajanje molekula koje se dogodilo pre otprilike četiri milijarde godina.
Kako je život mogao započeti? Naučnici su u laboratoriji uspeli oponašati (replikacija) jedan od ključnih trenutaka u nastanku života na Zemlji – spontano spajanje molekula koje se dogodilo pre otprilike četiri milijarde godina. Uslovi na našoj planeti u najranijim danima omogućili su hemičarima da spoje RNK i aminokiseline, što predstavlja presudan prvi korak koji je naposletku doveo do bujanja života kakvog danas poznajemo, piše Science Alert. Ovaj eksperimentalni rad mogao bi pružiti važne tragove o poreklu jednog od najvažnijih bioloških odnosa: onog između nukleinskih kiselina i proteina.
Hemičar Metju Pouner sa Univerziteta Koledž u Londonu objašnjava složenost pomenutog procesa u sadašnjim organizmima. „Život danas koristi izuzetno složenu molekularni ribozom, za sintezu proteina. Ova mašina zahteva hemijska uputstva zapisana u glasničkoj RNK, koja prenosi sekvencu gena iz ćelijske DNK do ribozoma. Ribozom zatim, poput fabričke trake, čita ovu RNK i povezuje aminokiseline jednu po jednu da stvori protein”, ističe Pouner. „Ostvarili smo prvi deo tog složenog procesa, koristeći vrlo jednostavnu hemiju u vodi pri neutralnom pH za povezivanje aminokiselina s RNK. Hemija je spontana, selektivna i mogla se dogoditi na ranoj Zemlji.”
Iako znamo da je život morao nastati iz prvobitne supe na Zemlji, naučnici još nisu sigurni kako se to tačno dogodilo. Jedna od vodećih jeste hipoteza sveta RNK, koja pretpostavlja da je RNK bila prvi samoreplicirajući molekul sposoban da da bude katalizator drugih hemijskih reakcija. Za razliku od nje, proteini se ne mogu sami replikovati; uputstva za njihov nastanak zapisana su upravo u nukleinskim kiselinama poput RNK. To znači da su se te dve ključne komponente morale nekako spojiti u vlažnim i vrućim uslovima rane Zemlje.
„Život se oslanja na sposobnost sinteze proteina – to su ključni funkcionalni molekuli života. Razumevanje porekla sinteze proteina temeljno je za odgonetanje odakle je život došao”, naglašava Pouner. „Naša studija je veliki korak ka tom cilju, pokazujući kako je RNK možda prvi put počela kontrolisati sintezu proteina.”
Mnogi su pokušaji replikacije ovog procesa propali jer su visokoenergetski molekuli, potrebni za povezivanje, bili nestabilni u vodi. Međutim, tim predvođen hemičarkom Jioti Sing sa Univerziteta Koledž u Londonu okrenuo se biologiji za rešenje. Kao posrednika upotrebili su tioester, visoko reaktivno jedinjenje za koje se veruje da je bilo obilno u prvobitnoj organskoj supi. U svojoj simulaciji istraživači su otkrili da je upravo tioester osigurao potrebnu energiju za vezivanje aminokiseline za RNK, što je značajan proboj koji elegantno ujedinjuje dve postojeće hipoteze.
„Naša studija ujedinjuje dve istaknute teorije o poreklu života – svet RNK, gde se samoreplicirajuća RNK predlaže kao temeljna, i svet tioestera, u kojem se tioesteri vide kao izvor energije za najranije oblike života”, podvlači Pouner. Iako smo još daleko od potpunog razumevanja nastanka života, ovo istraživanje pokazuje kako su se ključne komponente mogle spojiti. Sledeći korak je istražiti hoće li se RNK preferencijalno vezati za specifične aminokiseline, što bi bio temelj za razvoj genetskog koda.
„Zamislite dan kada bi hemičari mogli uzeti jednostavne, male molekule, koje se sastoje od atoma ugljenika, azita, vodonika, kiseonika i sumpora, i od tih lego kockica formiraju molekule sposobne za samoreplikaciju. To bi bio monumentalan korak ka rešavanju pitanja podrekla života”, zaključuje Sing. „Naša studija se približava tom cilju demonstrirajući kako su dve prvobitne hemijske lego kockice (aktivirane aminokiseline i RNK) mogle izgraditi peptide, kratke lance aminokiselina koji su ključni za život.”
(Ilustracija Mikhail Nilov/pexels)
(Indeks)
