לפני מיליארדי שנים התערבבו מולקולות בכדור הארץ חסר החיים והסוערים ויצרו את צורות החיים הראשונות. אחר כך עידנים, צורת חיים גדולה וחכמה יותר מצטופפת על ניסויי מעבדה שמנסים להבין את ראשיתם.
בעוד שחלק אומרים שהחיים נוצרו משרשרות מולקולות פשוטות, אחרים טוענים כי תגובות כימיות מוקדמות יצרו RNA המשכפל את עצמו. קרוב משפחה של DNA, RNA משמש כמפענח או כמסר של מידע גנטי.
מחקר חדש מספק עדויות לרעיון ה- RNA, המכונה "השערת העולם RNA." אבל לפחות מרכיב אחד בתחילת ה- RNA המוקדם עשוי להיות שונה ממה שנמצא בצורה המודרנית, כך מדווחת קבוצת מדענים ב -3 בדצמבר בכתב העת Proceedings of the National Academy of Sciences.
RNA מודרני, לצד עמוד השדרה הסוכר והפוספט שלו, עשוי מארבעה אבני בניין עיקריות: נוקלאובאזים הנקראים אדנין (A), ציטוזין (C), גואנין (G) ואורציל (U).
אך מסתבר שייתכן כי ל- RNA המוקדם היה נוקלאובאז אחד שאינו חלק מהצורה המודרנית.
בצינורות פלסטיק זעירים, החוקרים שמו מים, מעט מלח, חיץ כדי לשמור על pH בסיסי ויוני מגנזיום כדי להאיץ את התגובות. תנאים אלה דומים לתנאים הנמצאים באגם או בבריכה של מים מתוקים, באגם מכתש, או בסוג האגם או הבריכה הנמצאים באזורים געשיים כמו הפארק הלאומי ילוסטון - כל המקומות שבהם החיים היו יכולים להתחיל.
לאחר מכן הוסיפו החוקרים חתיכה קטנה של RNA בשם פריימר המחובר לחתיכה ארוכה יותר של RNA שנקראה תבנית. RNA חדש נוצר כאשר פריימר מעתיק RNA תבנית, באמצעות זיווג בסיס. הגרעינים מתיישבים זה בזה באופן יחודי; C נקשר רק עם G, ו- A נקשר רק עם U.
החוקרים הוסיפו את הגרעין (A, C, G ו- U) כך שיוכלו להיקשר לתבנית ובכך להאריך את היצירה הקצרה יותר, פריימר. התוצאות הראו כי עם מרכיבים מ- RNA מודרני, התגובה לא עבדה מספיק מהר כדי שה- RNA יצור וישתפל ללא שגיאות.
אולם אז, החוקרים הוסיפו לתערובת חומר כימי נוסף, המכונה אינוזין, במקום המולקולה מבוססת הגואנין. לאחר מכן, החוקרים הופתעו לגלות כי RNA יכול להיווצר ולהעתיק בצורה מדויקת מעט יותר ממה שהוא מתערבב עם גואנין.
תמהיל זה לא גרם למה שנקרא "אסון שגיאות", כלומר, מוטציות או טעויות אקראיות בשכפולים נשארו מתחת לסף, והבטיחו שניתן יהיה לחסל אותם לפני שהצטברו.
דייוויד דיימר, ביולוג מאוניברסיטת קליפורניה, סנטה קרוז, שלא היה חלק מהמחקר, אמר כי "העובדה שעולה על בעיית אסון השגיאות היא מבחן חשוב ביותר. הדיבוק היחיד שלו הוא הטענה כי אינוזין מתקבל על הדעת ביצירת RNA פרימיטיבי מאשר בסיסים אלטרנטיביים אחרים, אמר דיפר. הוא עדיין לא חושב שיש לשלול את הבסיסים האחרים, מכיוון ש"זוהי טענה רחבה למדי ... המבוססת על תגובה כימית מאוד ספציפית ", אמר דיפר ל- Live Science
אך מכיוון שניתן בקלות להפיק את האינוסין מצמד בסיס אחר, אדנין, הוא הופך את תהליך מקור החיים "לקל יותר" מאשר אם היית צריך לעשות גואנין מאפס, אמר ג'ון סאת'רלנד, חוקר המקורות הכימיים של הביולוגיה המולקולרית ב- MRC המעבדה לביולוגיה מולקולרית בבריטניה, שגם היא לא הייתה חלק מהמחקר.
הממצאים שוברים את "החוכמה הקונבנציונאלית שאינוזין לא יכול היה להיות מועיל", אמר סאת'רלנד ל- Live Science. אינוזין זכה למוניטין זה מכיוון שהוא עובד עבודה מאוד ספציפית בצורה של RNA המכונה העברת RNA, המפענחת מידע גנטי.
האינסוזין נחשבה כ"מתנדנדת ", או נקשרת לזוגות בסיס שונים ולא לזו יחידה. זה היה הופך אותה למולקולה לקויה למתן הוראות ייחודיות ליצירת RNA חדש, מכיוון שלא היה כיוון ברור למה אינוזין יכול להיקשר אליו. וכך, "רבים מאיתנו חשבו שלא בצדק שזהו רכוש מובנה של אינוזין", אמר סאת'רלנד. אולם המחקר הזה הראה כי האינוסין, בהקשר העולמי המוקדם בו הופיע לראשונה RNA, אינו מתנדנד, אלא במקום זאת מתיישב באופן אמין עם ציטוזין, הוסיף.
"הכל הגיוני כעת, אבל בהתבסס על התוצאות הישנות יותר, לא ציפינו שאינוסין יעבוד כמו שזה עשה", אמר הסופר הבכיר במחקר ג'ק שוסטאק, פרופסור לכימיה וביולוגיה כימית באוניברסיטת הרווארד, שהוא גם כן חתן פרס נובל.
שוסטאק וצוותו מנסים כעת להבין כיצד יכול היה להיות ש- RNA פרימיטיבי אחר היה שונה מ- RNA המודרני - ואיך זה הפך בסופו של דבר ל- RNA מודרני. כמו כן, חלק ניכר מהמעבדה שלהם מתמקד באופן ששוכפל מולקולות RNA לפני התפתחות אנזימים. (אנזימים הם חלבונים המזרזים תגובות כימיות.)
"זה אתגר גדול", אמר שוסטק ל- Live Science. "התקדמנו הרבה, אבל עדיין יש חידות לא פתורות."
סאת'רלנד גם ציין כי התחום בדרך כלל עובר מ"השערת עולם RNA טהורה "לכזה שרואה יותר רכיבים מעורבבים בתוך הקדירה שיצרה חיים. אלה כוללים ליפידים, פפטידים, חלבונים ומקורות אנרגיה. הוא הוסיף כי במוחם של החוקרים, "זה עולם RNA פחות purist ממה שהיה פעם."
