A biológia egyik legnagyobb paradoxona közelebb kerülhet a megoldáshoz
Nagy áttörésről számolt be a University College London kutatócsoportja: olyan kémiai reakciót sikerült kimutatniuk, amely magyarázatot adhat arra, miként formálódtak az első életkezdemények a Földön mintegy 4 milliárd évvel ezelőtt. A felfedezést a Nature folyóiratban publikálták, és a kutatók szerint ez lehet az a „hiányzó láncszem”, amely hidat képez a különböző elméletek között.
Az RNA és az aminosavak titokzatos kapcsolata
Az élet egyik alapvető folyamata a fehérjeszintézis, amelyben az aminosavak az RNS (ribonukleinsav) közreműködésével láncokká kapcsolódnak. Azonban hosszú ideje nyitott kérdés volt, hogy az első időkben hogyan találhattak egymásra ezek a molekulák.
„Az RNS-molekulák rendkívül hatékonyan képesek információt közvetíteni egymás között, de nem kommunikálnak közvetlenül azokkal az aminosavakkal, amelyeket irányítaniuk kell a fehérjeszintézis során” – magyarázta Matthew Powner professzor, a tanulmány vezető szerzője a BBC Science Focusnak. – „Az, hogy ez a kapcsolat hogyan jöhetett létre, évtizedek óta nyitott és megválaszolatlan kérdés.”
Két elmélet találkozása: az „RNS-világ” és a „tioészter-világ”
Az élet eredetéről szóló vitákban régóta két fő elmélet állt egymással szemben: az „RNS-világ”, amely szerint az RNS volt az első kulcsmolekula, és a „tioészter-világ”, amely a kéntartalmú vegyületeket tartotta az élet szikráinak. A mostani kísérlet különlegessége, hogy a kutatók egyesítették a két elképzelést.
„Amit találtunk, az igazán izgalmas: ha a két világot együtt vizsgáljuk, többek lesznek, mint az alkotóelemeik összege” – mondta Powner egy másik interjúban. – „Nem zárják ki egymást, hanem együtt adhatják meg azokat az összetevőket, amelyek nélkülözhetetlenek egy sejt felépítéséhez.”
Az első sikeres kísérlet semleges vízi környezetben
A kutatócsoportnak először sikerült olyan reakciót létrehoznia, amelyben az aminosavak vízben, semleges pH-jú környezetben kapcsolódtak az RNS-hez. Ez hasonlít a Föld ősi tavainak és tápanyagban gazdag medencéinek feltételezett körülményeihez.
A kulcs a tioészterek használata volt – olyan kéntartalmú vegyületeké, amelyek valószínűleg jelen voltak a korai Földön. A tioészter közvetítésével az aminosavak spontán és szelektíven kapcsolódtak az RNS-hez.
„A kutatócsoport nemcsak az RNS részvételével valósította meg a peptidképződést – hasonló módon, de sokkal egyszerűbben, mint az élő sejtekben –, hanem mindezt semleges vizes közegben, ráadásul olyan energiaforrással, amely nagyon is reális az élet keletkezésének első lépéseihez” – értékelte a felfedezést Kepa Ruiz Mirazo, a Baszkföldi Egyetem biofizikusa és filozófusa az El País lapnak.
A következő nagy lépés: önreplikáló molekulák
A kutatók reményei szerint a most kimutatott reakció alapját adhatja olyan kísérleteknek, amelyek végül önmagukat másoló molekulákat hozhatnak létre.
„Képzeljék el a napot, amikor a kémikusok egyszerű, kis molekulákból – szénből, nitrogénből, hidrogénből, oxigénből és kénből – olyan molekulákat hoznak létre, amelyek képesek önreplikációra” – mondta Dr. Jyoti Singh, a tanulmány vezető szerzője. – „Ez óriási lépés lenne az élet eredetének megértésében.”
A kutató hozzátette: a mostani vizsgálat megmutatta, hogyan építhetett egymásra két ősi kémiai „LEGO-darab” – az aktivált aminosavak és az RNS – rövid aminosavláncokat, úgynevezett peptideket, amelyek az élet elengedhetetlen építőkövei.
Új fejezet az élet eredetének kutatásában
A tudósok szerint a mostani eredmények egy új korszak kezdetét jelenthetik a korai életformák kutatásában. Az RNS minden élőlényben jelen van, és alapvető szerepet játszik a genetikai információk kódolásában és a fehérjeépítésben.
Bár még rengeteg kérdés vár megválaszolásra, a kísérlet újabb darabot illesztett be abba a hatalmas kirakósba, amely az élet eredetének megértését célozza.
