Revolucionarni eksperiment otkriva kako je život mogao da nastane

Uslovi koji su vladali na našoj planeti u njegovim 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 ScienceAlert.

Misterija veze između proteina i RNK

Ovaj eksperimentalni rad mogao bi da pruži važne tragove o poreklu jednog od najvažnijih bioloških odnosa: onog između nukleinskih kiselina i proteina. Hemičar Metju Povner sa Univerzitetskog koledža u Londonu pojašnjava složenost ovog procesa u današnjim organizmima.

"Život danas koristi izuzetno složeno molekularno jedinjenje, ribosom, 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, kako bi stvorio protein", ističe Povner.

"Postigli 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 je da se dogodi na ranoj Zemlji."

Hipoteza o "svetu RNK"

Iako znamo da je život morao da nastane iz 'prvobitne supe' na Zemlji, naučnici još uvek nisu sigurni kako se to tačno dogodilo. Jedna od vodećih teorija je hipoteza 'sveta RNK', koja pretpostavlja da je RNK bila prvi samoreplicirajući molekul sposoban da katalizuje druge hemijske reakcije.

Za razliku od nje, proteini ne mogu da se sami repliciraju; uputi za njihov nastanak zapisani su upravo u nukleinskim kiselinama poput RNK. To znači da su te dve ključne komponente morale nekako da se spoje u vlažnim i vrućim uslovima rane Zemlje.

"Život se oslanja na sposobnost sinteze proteina – oni su ključni funkcionalni molekuli života. Razumevanje podrekla sinteze proteina temeljno je za razumevanje odakle je život došao", kaže Povner.

"Naša studija je veliki korak prema tom cilju, pokazujući kako je RNK možda prvi put počela da kontroliše sintezu proteina."

Rešenje u "prvobitnoj supi"

Mnogi su pokušaji repliciranja ovog procesa propali jer su visokoenergetski molekuli, potrebni za povezivanje, bili nestabilni u vodi. Međutim, tim predvođen hemičarkom Joti Sing sa Univerzitetskog koledža 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 na RNK, što je značajan proboj koji elegantno ujedinjuje dve postojeće hipoteze.

"Naša studija ujedinjuje dve istaknute teorije o podreklu 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", pojašnjava Powner.

Korak bliže odgovoru

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 da uzmu jednostavne, male molekule, koje se sastoje od atoma ugljenika, kiseonika, vodonika, azota i sumpora, i od tih Lego kockica formirati molekule sposobne za samoreplikaciju. To bi bio monumentalan korak prema rešavanju pitanja podrekla života", kaže Sing.

"Naša studija nas približava tom cilju demonstrirajući kako su dve prvobitne hemijske Lego kockice (aktivirane aminokiseline i RNK) mogle da izgrade peptide, kratke lance aminokiselina koji su ključni za život."

Istraživanje je objavljeno u uglednom časopisu Nature.