Výzkumníci objevili molekulu RNA nazvanou QT45, která provádí téměř všechny kroky nezbytné k vlastní reprodukci – kritický proces v přední teorii o tom, jak začal život. Tento průlom poskytuje přesvědčivé důkazy na podporu hypotézy „světa RNA“, která navrhuje, že hlavním genetickým materiálem v raném životě byla RNA, nikoli DNA. Tento objev je významný, protože demonstruje, že relativně jednoduchá molekula může katalyzovat reakce potřebné k vytvoření jejích kopií, i když ne současně v současných experimentech.
Hypotéza světa RNA a problém sebereprodukce
Po desetiletí vědci teoretizovali, že život vznikl z molekul RNA schopných sebereplikace. RNA, na rozdíl od DNA, může uchovávat genetickou informaci a fungovat jako enzym katalyzující chemické reakce. Tato dvojí funkce z něj dělá hlavního kandidáta na nejranější formy života. Nalezení molekuly RNA, která by se spolehlivě sama replikovala, však bylo velkou překážkou. Předchozí pokusy vyžadovaly velké, složité struktury RNA, které se pravděpodobně spontánně nevytvořily na rané Zemi.
QT45: průlom v jednoduchosti
Výzkumný tým, vedený Philipem Holligerem z MRC Laboratory of Molecular Biology, obešel tuto složitost tím, že se zaměřil na hledání menších, jednodušších sekvencí RNA. Počínaje bilionem náhodných sekvencí o 20–40 nukleotidech identifikovali tři, které by mohly spojovat nukleotidy dohromady. Prostřednictvím opakovaných kol mutací a selekce vyvinuli tyto sekvence do 45nukleotidové molekuly (QT45), která nyní může katalyzovat tvorbu komplementárních řetězců RNA, včetně sekvencí, které odrážejí její vlastní.
Hlavní poznatky:
- QT45 dokáže sestavit krátké nukleotidové řetězce efektivním kopírováním RNA templátů.
- Molekula může vytvářet kopie sebe sama z těchto komplementárních řetězců.
- Přestože úplné sebereprodukce (obě reakce probíhají současně) ještě nebylo dosaženo, není to daleko.
Proč na tom záleží: Podmínky na rané Zemi
Podmínky potřebné pro fungování QT45 – alkalická voda těsně nad bodem mrazu – úzce odpovídají podmínkám, které existovaly na rané Zemi, jako jsou oblasti jako Island s hydrotermální aktivitou a cykly zmrazování a tání. Tyto cykly by poskytly energii potřebnou k řízení reakcí a kapsy tající vody nebo vezikulů mastných kyselin by mohly obsahovat potřebné složky.
Objev QT45 nebyl jen záležitostí reprodukce RNA v laboratoři; odhaluje, jak se mohl samooptimalizující systém přirozeně vyvinout. Protože proces vnáší chyby, některé varianty budou nevyhnutelně fungovat lépe, což povede k exponenciální replikaci nejúspěšnějších obvodů.
„Vzrušující je, že jakmile se systém začne replikovat, měl by se sám optimalizovat,“ říká Holliger.
Další kroky a potvrzení odborníkem
Tým plánuje dále vyvíjet QT45 a studovat podmínky, které umožňují simultánní přehrávání. Odborníci se shodují, že jde o významný pokrok. Sabine Müller z University of Greifswald poznamenává, že výsledky jsou „výjimečné“ a Zachary Adam z University of Wisconsin-Madison zdůrazňuje nepravděpodobnost nalezení QT45 mezi „nepředstavitelně velkým“ počtem možných sekvencí.
Objev QT45 znamená zlom v chápání původu života a dokazuje, že sebereplikace prostřednictvím RNA není pouhou teorií, ale je prokazatelně dosažitelná pomocí relativně jednoduchých molekulárních struktur.
