Originea codului genetic pentru toate formele de viață de pe Pământ, pusă la îndoială de un nou studiu

În ciuda diversității impresionante, aproape toate formele de viață – de la bacterii la balenele albastre – au același cod genetic. Cum și când a apărut acest cod a fost subiectul multor controverse științifice.

Acum, printr-o nouă metodă, Sawsan Wehbi, doctorand în cadrul Genetics Graduate Interdisciplinary Program de la Universitatea din Arizona, SUA a descoperit dovezi care arată că teoria actuală a modului în care codul genetic universal a evoluat trebuie revizuită.

• A fost descoperită originea unor explozii radio care se tot repetă în spațiul cosmic
• O singură mutație ar putea transforma gripa aviară într-o nouă pandemie

Wehbi este primul autor al unui studiu publicat în revista PNAS care sugerează că ordinea în care aminoacizii – elementele de bază ale codului – au fost recrutați este în contradicție cu ceea ce este considerat în general „consensul” evoluției codului genetic.

„Codul genetic este acest lucru uimitor în care un șir de ADN sau ARN conținând secvențe de patru nucleotide este tradus în secvențe de proteine folosind 20 de aminoacizi diferiți”, a declarat Joanna Masel, autorul principal al lucrării și aprofesor de ecologie și biologie evolutivă la Universitatea din Alberta. „Este un proces uluitor de complicat, iar codul nostru este surprinzător de bun. Este aproape optim pentru o grămadă de lucruri și trebuie să fi evoluat în etape.”

Studiul a arătat că viața timpurie a preferat moleculele de aminoacizi mai mici celor mai mari și mai complexe, care au fost adăugate mai târziu, în timp ce aminoacizii care se leagă de metale au fost adăugați mult mai devreme decât se credea. În cele din urmă, echipa a descoperit că actualul cod genetic a apărut probabil după alte coduri care au dispărut între timp.

Cum și când a apărut acest cod?

Autorii susțin că înțelegerea actuală a modului în care a evoluat codul genetic este greșită deoarece se bazează pe experimente de laborator înșelătoare, mai degrabă decât pe dovezi evolutive.

Deși a demonstrat că materia nevie poate da naștere elementelor de bază ale vieții, inclusiv aminoacizii, prin reacții chimice simple, implicațiile experimentului au fost puse la îndoială. De exemplu, experimentul nu a produs niciun aminoacid care să conțină sulf, în ciuda faptului că acest element era abundent pe Pământul timpuriu. Ca urmare, se crede că aminoacizii sulfurici s-au alăturat codului mult mai târziu. Cu toate acestea, rezultatul nu este deloc surprinzător, având în vedere că sulful a fost omis din ingredientele experimentului.

Potrivit coautorului Dante Lauretta, Regents Professor of Planetary Science and Cosmochemistry at the U of A Lunar and Planetary Laboratory, natura bogată în sulf a vieții timpurii oferă perspective pentru astrobiologie, în special pentru înțelegerea habitabilității potențiale și a biosemnaturilor mediilor extraterestre.

Echipa a utilizat o nouă metodă de analiză a secvențelor de aminoacizi din arborele vieții, până la ultimul strămoș comun universal sau LUCA, o populație ipotetică de organisme care a trăit în urmă cu aproximativ 4 miliarde de ani și care reprezintă strămoșul comun al tuturor formelor de viață de pe Pământ în prezent, scrie EurekAlert.

Înțelegerea modului în care a evoluat codul genetic este greșită

Spre deosebire de studiile anterioare, care au folosit secvențe de proteine complete, Wehbi și grupul său s-au concentrat asupra domeniilor proteice, secvențe mai scurte de aminoacizi.

Pentru a determina momentul în care un anumit aminoacid a fost probabil recrutat în codul genetic, cercetătorii au utilizat instrumente de analiză statistică a datelor pentru a compara îmbogățirea fiecărui aminoacid în secvențele de proteine care datează de la LUCA și chiar mai departe în timp.

Un aminoacid care apare în mod preferențial în secvențele vechi a fost probabil încorporat de timpuriu. În schimb, secvențele LUCA sunt sărace în aminoacizi care au fost recrutați mai târziu, dar au devenit disponibili în momentul în care au apărut secvențe de proteine mai puțin vechi.

Echipa a identificat mai mult de 400 de familii de secvențe care datează din LUCA. Mai mult de 100 dintre acestea proveneau chiar mai devreme și se diversificaseră deja înainte de LUCA. Acestea s-au dovedit a conține mai mulți aminoacizi cu structuri inelare aromatice, precum triptofanul și tirozina, în ciuda faptului că acești aminoacizi au fost adăugați târziu la codul nostru.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Naşterea celui de al treilea bebeluş al cărui cod genetic a fost editat creează dileme în lumea ştiinţifică

Oamenii au reuşit să proiecteze un organism al cărui cod genetic este în întregime sintetic

O descoperire uluitoare: un al doilea cod genetic din ADN a fost identificat de cercetătorii americani

Un algoritm nou este capabil să genereze codul genetic uman