Ερευνητές στο πανεπιστήμιο Κέιμπριτζ ανακοίνωσαν, ότι εντόπισαν ένα εξαιρετικά μικρό μόριο RNA που μπορεί να κάνει τα βασικά βήματα της αυτοαντιγραφής, μια διαδικασία που θεωρείται το πρώτο βήμα προς τη δημιουργία ζωής.

Το μόριο είναι ένα RNA ένζυμο μόλις 45 νουκλεοτιδίων. Η ομάδα του Philipp Holliger στο MRC Laboratory of Molecular Biology το ονόμασε Quite Tiny 45 ή QT45. Το μέγεθος έχει σημασία, γιατί όσο μικρότερο είναι ένα μόριο, τόσο πιο ρεαλιστικό θεωρείται, ότι θα μπορούσε να σχηματιστεί τυχαία στην πρώιμη Γη.

Η δουλειά συνδέεται με την υπόθεση του λεγόμενου RNA world. Σύμφωνα με αυτή, η ζωή θα μπορούσε να έχει ξεκινήσει από RNA, επειδή το RNA μπορεί να αποθηκεύει πληροφορία και να λειτουργεί ως «εργαλείο» χημικών αντιδράσεων, χωρίς να χρειάζεται DNA και πρωτεΐνες από την αρχή.

Το βασικό εμπόδιο ήταν μέχρι σήμερα η πολυπλοκότητα. Τα RNA που έχουν δείξει ικανότητα να αντιγράφουν άλλα RNA, ήταν συνήθως μεγάλα και περίπλοκα, 150 έως 300 νουκλεοτίδια. Τέτοιες δομές δεν αντιγράφονται εύκολα ούτε στο εργαστήριο, κάτι που αφήνει ανοιχτό το ερώτημα, πώς θα μπορούσαν να εμφανιστούν αυθόρμητα σε ένα νεαρό πλανήτη.

Το QT45 είναι πολύ μικρότερο. Ο Holliger δήλωσε, ότι είναι το πρώτο RNA, που μπορεί, «με ουσιαστική έννοια», να φτιάξει αντίγραφα του εαυτού του, υπογραμμίζοντας ότι η αυτοαντιγραφή είναι το κρίσιμο σημείο, για να μπει σε κίνηση η αλυσίδα μεταλλάξεων και εξέλιξης. Ο Edoardo Gianni, που ηγήθηκε του πειράματος, είπε, ότι αρχικά δεν πίστεψε τα αποτελέσματα.

Πως οι ερευνητές δημιούργησαν το QT45

Για να φτάσουν στο QT45, οι ερευνητές δημιούργησαν μια τεράστια δεξαμενή από τυχαίες μικρές αλληλουχίες RNA, τρισεκατομμύρια διαφορετικά μόρια, και στη συνέχεια επέλεγαν σε επαναλαμβανόμενους κύκλους εκείνα που μπορούσαν να ενώσουν μικρά κομμάτια RNA. Μετά από πολλούς γύρους, ένα μόριο ξεχώρισε και διατήρησε τη λειτουργία του, ακόμη και όταν «κόπηκε» στα 45 νουκλεοτίδια.

Ένα ακόμη σημείο που ενισχύει τη συζήτηση για την πρώιμη Γη, είναι το περιβάλλον στο οποίο λειτουργεί καλύτερα. Το QT45 έδειξε καλύτερη απόδοση σε ελαφρώς αλκαλικές και παγωμένες συνθήκες. Σε πάγο μπορούν να δημιουργηθούν μικροκανάλια άλμης ανάμεσα σε κρυστάλλους, όπου συγκεντρώνονται χημικά συστατικά. Εκεί, σύμφωνα με τους ερευνητές, το QT45 μπορεί να αξιοποιεί θραύσματα RNA που βρίσκει γύρω του και να τα ενώνει για να φτιάξει νέα αλυσίδα.

Το κρίσιμο είναι, ότι μπορεί να εκτελέσει και τα δύο βήματα που χρειάζονται για αυτοαντιγραφή. Πρώτα σχηματίζει μια συμπληρωματική αλυσίδα της δικής του αλληλουχίας. Έπειτα χρησιμοποιεί αυτή τη συμπληρωματική αλυσίδα ως καλούπι για να συνθέσει νέο αντίγραφο.

Οι ίδιοι οι ερευνητές κρατούν χαμηλά τον πήχη ως προς το πού βρίσκεται σήμερα η τεχνολογία. Οι αντιδράσεις είναι αργές και αναποτελεσματικές. Ακόμη και μετά από εβδομάδες, μόνο μικρό ποσοστό μορίων ολοκληρώνει όλο τον κύκλο. Επιπλέον, στο εργαστήριο τα δύο στάδια γίνονται ακόμη χωριστά. Δεν έχει προκύψει ένας ενιαίος, συνεχόμενος κύκλος αυτοσυντηρούμενης αντιγραφής.

Το QT45 όμως εμφανίζει και μια χημική ευελιξία, που θεωρείται κρίσιμη για ένα χαοτικό περιβάλλον όπως η πρώιμη Γη. Λειτουργεί καλύτερα με δομικά κομμάτια τριών νουκλεοτιδίων, αλλά μπορεί να χρησιμοποιήσει και άλλους συνδυασμούς, από μονάδες και ζεύγη έως μεγαλύτερα τμήματα.

Η ομάδα σημειώνει, ότι δεν είναι ακόμη σαφές πώς ακριβώς λειτουργεί το QT45 και εκτιμά, ότι μπορεί να υπάρχουν και άλλα παρόμοια μόρια. Το εύρημα, πάντως, μετακινεί τη συζήτηση σε ένα πιο πρακτικό επίπεδο. Αν ένα τόσο μικρό μόριο μπορεί να εκτελέσει τα βασικά βήματα της αυτοαντιγραφής, τότε το πέρασμα από τη χημεία σε κάτι που μοιάζει με «πρώιμη ζωή» ίσως ήταν πιο κοντά στο εφικτό, απ’ όσο έδειχναν τα μεγαλύτερα και πιο σύνθετα μοντέλα.

Με πληροφορίες από The Times of London