مطالعه جدیدی که توسط دانشمندان مؤسسه تحقیقاتی اسکریپس (TSRI) انجام شد، یک تئوری رایج در مورد چگونگی شروع زندگی بر روی زمین در حدود چهار میلیارد سال پیش را ارائه می دهد.
این مطالعه فرضیه "دنیای RNA" را زیر سوال می برد، نظریه ای برای چگونگی تکامل مولکول های RNA برای ایجاد پروتئین و DNA. در عوض، تحقیق جدید شواهدی را برای جهانی ارائه می‌کند که در آن RNA و DNA به طور همزمان تکامل یافته‌اند.
رامانارایانان کریشنامورتی، دانشیار شیمی در TSRI و نویسنده ارشد مقاله جدید، گفت: «حتی اگر به دنیایی که فقط دارای RNA است اعتقاد دارید، باید به چیزی که با RNA وجود دارد برای کمک به پیشرفت آن باور داشته باشید. مطالعه."چرا به جای تلاش برای تبدیل RNA به DNA با استفاده از شیمی فوق العاده در مرحله پری بیوتیک، به افزایش RNA و DNA با هم فکر نکنید؟"
این مطالعه اخیراً در مجله Angewandte Chemie منتشر شده است.
نگاهی به گذشته
محققان بیش از 30 سال فرضیه جهان RNA را بررسی کرده اند. ایده پشت این نظریه این است که یک سری واکنش های شیمیایی منجر به تشکیل مولکول های RNA خودتکثیر شونده شده است. سپس RNA برای ایجاد پروتئین‌ها و آنزیم‌هایی که شبیه نسخه‌های اولیه زندگی امروزی بودند، تکامل یافت. در نهایت، این آنزیم ها به RNA کمک کردند تا DNA تولید کند، که منجر به موجودات پیچیده شد.
در سطح، مولکول‌های RNA و DNA شبیه به هم به نظر می‌رسند، با DNA که ساختاری نردبانی را تشکیل می‌دهد (با جفت‌های نوکلئوباز به‌عنوان پله‌ها و ستون فقرات مولکول قند به‌عنوان طرفین) و RNA چیزی شبیه یک طرف یک را تشکیل می‌دهد. نردبان.
اگر نظریه جهان RNA دقیق باشد، برخی از محققان معتقدند موارد زیادی وجود داشته است که نوکلئوتیدهای RNA با ستون فقرات DNA مخلوط شده و رشته های "ناهمگن" ایجاد می کنند.در صورت پایداری، این "کایمراهای" ترکیبی گامی میانی در انتقال به DNA خواهند بود.
مشکلات ناپایداری
با این حال، مطالعه جدید نشان می دهد که وقتی RNA و DNA ستون فقرات یکسانی دارند، ثبات قابل توجهی از دست می رود. وایمرها به خوبی RNA خالص یا DNA خالص کنار هم نمی مانند، که توانایی آنها را برای نگهداری اطلاعات ژنتیکی و تکثیر به خطر می اندازد.
کریشنامورتی، که علاوه بر سمت خود در TSRI، قرارهای مشترکی با بنیاد ملی علوم (NSF) دارد، گفت: "ما از مشاهده افت بسیار عمیق در آنچه "پایداری حرارتی" می نامیم شگفت زده شدیم. مرکز تکامل شیمیایی سازمان ملی هوانوردی و فضایی (ناسا) و همکاری سیمونز در مورد منشأ حیات. به نظر می رسد که این بی ثباتی به دلیل تفاوت در ساختار مولکول قند DNA در مقابل مولکول قند RNA باشد.
این یافته از تحقیقات قبلی برنده جایزه نوبل و پروفسور جک شوستاک شیمی و زیست شناسی شیمی دانشگاه هاروارد حمایت می کند که نشان می دهد عملکرد (آپتامر اتصال به نوکلئوتید) هنگام مخلوط شدن RNA با DNA از بین می رود.
به دلیل این بی ثباتی، کایمراها در جهان RNA احتمالاً به نفع مولکول های RNA پایدارتر از بین می رفتند. این منعکس کننده چیزی است که امروزه دانشمندان در سلول ها می بینند: اگر هسته های RNA به اشتباه به یک رشته DNA بپیوندند، آنزیم های پیچیده برای رفع این اشتباه عجله خواهند کرد. تکامل منجر به سیستمی شده است که مولکول‌های پایدارتر و «همگن» را ترجیح می‌دهد.
این آنزیم های پیچیده احتمالاً در زمان تکامل اولیه RNA و DNA وجود نداشتند، بنابراین این جایگزینی ها ممکن است تأثیر فلج کننده ای بر توانایی تکثیر و عملکرد مولکول ها داشته باشند. کریشنامورتی گفت: «انتقال از RNA به DNA بدون مکانیسم هایی برای جدا نگه داشتن آنها آسان نبود.»
در نظر گرفتن نظریه دوم
این درک دانشمندان را به بررسی یک نظریه جایگزین سوق داد: RNA و DNA ممکن است پشت سر هم به وجود آمده باشند.
کریشنامورتی تاکید کرد که آزمایشگاه او اولین کسی نیست که این نظریه را ارائه کرده است، اما یافته‌های مربوط به ناپایداری کایمریک شواهد جدیدی را به دانشمندان ارائه می‌کند.
اگر این دو در یک زمان تکامل می یابند، DNA می توانست در اوایل سیستم همگن خود را ایجاد کند. RNA هنوز هم می توانست برای تولید DNA تکامل یافته باشد، اما ممکن است این اتفاق پس از اولین ملاقات با DNA و شناخت مواد اولیه آن رخ داده باشد.
Krishnamurthy افزود که دانشمندان هرگز نمی دانند زندگی دقیقاً چگونه آغاز شده است (به استثنای اختراع ماشین زمان)، اما با در نظر گرفتن شرایط تکامل اولیه، دانشمندان می توانند بینش هایی در مورد اصول زیست شناسی به دست آورند.
