ZNANSTVENICI su u laboratoriju uspjeli replicirati jedan od ključnih trenutaka u nastanku života na Zemlji, spontano spajanje molekula koje se dogodilo prije otprilike četiri milijarde godina. Uvjeti koji su vladali na našem planetu u njegovim najranijim danima omogućili su kemičarima da spoje RNK i aminokiseline, što predstavlja presudan prvi korak koji je naposljetku doveo do bujanja života kakvog danas poznajemo, piše ScienceAlert.

Misterij veze između proteina i RNK

Ovaj eksperimentalni rad mogao bi pružiti važne tragove o podrijetlu jednog od najvažnijih bioloških odnosa: onog između nukleinskih kiselina i proteina. Kemičar Matthew Powner sa Sveučilišnog koledža u Londonu pojašnjava složenost ovog procesa u današnjim organizmima.

"Život danas koristi iznimno složen molekularni stroj, ribosom, za sintezu proteina. Ovaj stroj zahtijeva kemijske upute zapisane u glasničkoj RNK, koja prenosi sekvencu gena iz stanične DNK do ribosoma. Ribosom zatim, poput tvorničke trake, čita ovu RNK i povezuje aminokiseline, jednu po jednu, kako bi stvorio protein", ističe Powner.

"Postigli smo prvi dio tog složenog procesa, koristeći vrlo jednostavnu kemiju u vodi pri neutralnom pH za povezivanje aminokiselina s RNK. Kemija je spontana, selektivna i mogla se dogoditi na ranoj Zemlji."

Hipoteza o 'svijetu RNK'

Iako znamo da je život morao nastati iz 'prvobitne juhe' na Zemlji, znanstvenici još uvijek nisu sigurni kako se to točno dogodilo. Jedna od vodećih teorija je hipoteza 'svijeta RNK', koja pretpostavlja da je RNK bila prva samoreplicirajuća molekula sposobna katalizirati druge kemijske reakcije.

Za razliku od nje, proteini se ne mogu sami replicirati; upute za njihov nastanak zapisane su upravo u nukleinskim kiselinama poput RNK. To znači da su se te dvije ključne komponente morale nekako spojiti u vlažnim i vrućim uvjetima rane Zemlje.

"Život se oslanja na sposobnost sinteze proteina – oni su ključne funkcionalne molekule života. Razumijevanje podrijetla sinteze proteina temeljno je za razumijevanje odakle je život došao", kaže Powner. "Naša studija je veliki korak prema tom cilju, pokazujući kako je RNK možda prvi put počela kontrolirati sintezu proteina."

Rješenje u 'prvobitnoj juhi'

Mnogi su pokušaji repliciranja ovog procesa propali jer su visokoenergetske molekule, potrebne za povezivanje, bile nestabilne u vodi. Međutim, tim predvođen kemičarkom Jyoti Singh sa Sveučilišnog koledža u Londonu okrenuo se biologiji za rješenje.

Kao posrednika upotrijebili su tioester, visoko reaktivan spoj za koji se vjeruje da je bio obilan u 'prvobitnoj organskoj juhi'. U svojoj simulaciji, istraživači su otkrili da je upravo tioester osigurao potrebnu energiju za vezanje aminokiseline na RNK, što je značajan proboj koji elegantno ujedinjuje dvije postojeće hipoteze.

"Naša studija ujedinjuje dvije istaknute teorije o podrijetlu života – 'svijet RNK', gdje se samoreplicirajuća RNK predlaže kao temeljna, i 'svijet tioestera', u kojem se tioesteri vide kao izvor energije za najranije oblike života", pojašnjava Powner.

Korak bliže odgovoru

Iako smo još daleko od potpunog razumijevanja nastanka života, ovo istraživanje pokazuje kako su se ključne komponente mogle spojiti. Sljedeći korak je istražiti hoće li se RNK preferencijalno vezati za specifične aminokiseline, što bi bio temelj za razvoj genetskog koda.

"Zamislite dan kada bi kemičari mogli uzeti jednostavne, male molekule, koje se sastoje od atoma ugljika, dušika, vodika, kisika i sumpora, i od tih Lego kockica formirati molekule sposobne za samoreplikaciju. To bi bio monumentalan korak prema rješavanju pitanja podrijetla života", kaže Singh. "Naša studija nas približava tom cilju demonstrirajući kako su dvije prvobitne kemijske Lego kockice (aktivirane aminokiseline i RNK) mogle izgraditi peptide, kratke lance aminokiselina koji su ključni za život."

Istraživanje je objavljeno u uglednom časopisu Nature.