Stworzą sztuczne życie w laboratorium? Ta cząstka jest wyjątkowa
Badacze z Instytutu Salka zrobili poważny krok do stworzenia życia w laboratorium. Ich RNA potrafi się kopiować i ewoluować. To oznacza również, że zbliżamy się do odtworzenia warunków, które panowały na Ziemi miliardy lat temu.
Karol Darwin opisał ewolucję jako "dziedziczenie z modyfikacją". Informacja genetyczna w postaci sekwencji DNA jest kopiowana i przekazywana z pokolenia na pokolenie. Jednak proces ten musi być również w pewnym stopniu elastyczny, umożliwiając z czasem pojawienie się niewielkich zmian w genach i wprowadzenie nowych cech do populacji.
Ale jak to wszystko się zaczęło? Czy u początków życia, na długo przed pojawieniem się komórek, białek i DNA, mógł mieć miejsce podobny rodzaj ewolucji, ale w prostszej skali?
Wyprawa w czasie
W latach 60. XX wieku naukowcy zaproponowali hipotezę mówiącą, że życie zaczęło się od Świata RNA. Świat RNA to hipotetyczna era, w której małe, nitkowate cząsteczki RNA rządziły wczesną Ziemią i ustaliły zasady ewolucji darwinowskiej.
To miałaby być bardzo wczesna faza życia. Według tej hipotezy RNA pełniło funkcję zarówno nośnika informacji genetycznej, jak i enzymów, zanim powstały DNA i białka. Szacuje się, że Świat RNA mógł istnieć od około 4 do 3,5 mld lat temu.
O tym jak nauka szuka odpowiedzi o początki życia na Ziemi przeczytasz na Spider`s Web:
Naukowcy mogą wykorzystać DNA do prześledzenia historii ewolucji współczesnych roślin i zwierząt aż do najwcześniejszych organizmów jednokomórkowych. Ale to, co było wcześniej, pozostaje niejasne. Nowe badanie w Instytucie Salka dostarczyło nowych informacji na temat początków życia, przedstawiając przekonujące dowody potwierdzające hipotezę Świata RNA.
Wyniki, opublikowane w Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 4 marca 2024 r., opisują stworzony w laboratorium enzym RNA, który może tworzyć dokładne kopie innych funkcjonalnych nici RNA, umożliwiając jednocześnie pojawienie się z czasem nowych wariantów cząsteczki. Te niezwykłe możliwości sugerują, że najwcześniejsze formy ewolucji mogły mieć miejsce w skali molekularnej w RNA.
Jak powstało życie na Ziemi?
Odkrywając możliwości RNA, odkrywamy potencjalne początki samego życia i to, jak proste cząsteczki mogły utorować drogę złożoność i różnorodność życia, które widzimy dzisiaj
- mówi autor bdania i Gerald Joyce.
Przez ostatnią dekadę Joyce i jego zespół opracowywali w laboratorium rybozymy polimerazy RNA zdolny do replikacji. Większość cząsteczek miała jednak fatalną wadę: nie były w stanie skopiować sekwencji z wystarczającą dokładnością. Przez wiele pokoleń do sekwencji wprowadza się tak wiele błędów, że powstałe nici RNA nie przypominały już oryginalnej sekwencji i całkowicie utraciły swoje funkcje.
Do teraz. Najnowszy rybozym polimerazy RNA opracowany w laboratorium zawiera szereg kluczowych mutacji, które pozwalają mu kopiować nić RNA ze znacznie większą dokładnością.
Od dawna zastanawialiśmy się, jak proste było życie na początku i kiedy zyskało zdolność do samodoskonalenia się. To badanie sugeruje, że początek ewolucji mógł nastąpić bardzo wcześnie i w prosty sposób
- mówi współautor Nikolaos Papastavrou, pracownik naukowy w laboratorium Joyce'a.
Zbyt wcześnie, by przesądzać o ostatecznych konsekwencjach tego odkrycia. Nie ulega jednak wątpliwości, że mamy do czynienia z przełomowym momentem w historii nauki. Sztuczne RNA może stać się fundamentem nowej ery badań nad życiem i jego pochodzeniem.
