Oamenii de știință ar fi găsit veriga lipsă dintre lumea primordială și viața modernă

Este posibil ca viața pe Pământ să își fi avut originea în ARN, vărul ADN-ului, dar modul în care lumea modernă a evoluat din lumea ARN-ului este încă în mare parte necunoscut.

Acum, într-un nou studiu publicat în revista Nature, ceea ce cercetătorii cred că sunt relicve străvechi din zăcământul primordial care încă se ascund în biologia modernă ar putea servi drept verigile lipsă care fac legătura între viața modernă și lumea ARN.

În zilele noastre, principalele elemente constitutive ale vieții sunt ADN-ul, care poate stoca date genetice, și proteinele, care includ enzimele ce catalizează reacții biologice vitale.

Oamenii de știință au sugerat că este posibil ca viața să fi desprins mai întâi în primul rând de ARN. Compușii cunoscuți sub numele de nucleobaze – adenină (A), timină (T), citozină (C) și guanină (G) – se unesc pentru a forma ADN.

ARN-ul poate stoca date genetice precum ADN-ul, poate servi ca enzime precum proteinele și poate ajuta la crearea atât a ADN-ului, cât și a proteinelor. Cercetătorii au speculat că ADN-ul și proteinele au înlocuit mai târziu această lume a ARN-ului.

„Peptidele pot crește pe ARN în mod magic”

Cu toate acestea, moleculele de ARN continuă să servească un rol vital în biologie. Dar modul în care chimia vieții a trecut dincolo de lumea ARN-ului nu este pe deplin înțeles.

În noul studiu, cercetătorii au examinat alte molecule folosite în ARN. Aceste așa-numite „baze non-canonice ale ARN-ului” își găsesc utilizarea în ARN-ul de transfer.

În ARN, bazele sunt combinate cu molecule de zahăr pentru a forma compuși cunoscuți sub numele de nucleozide. Nucleozidele pot fi combinate cu substanțe chimice încărcate cu fosfor pentru a produce molecule cunoscute sub numele de nucleotide. ARN-urile sunt alcătuite din șiruri de nucleotide.

În prezent, nucleozidele necanonice – cele care folosesc baze sau zaharuri diferite care se găsesc în mod normal în ARN – „sunt necesare pentru ca ARN-ul să se plieze în structura tridimensională corectă”, declară pentru Inverse Thomas Carell, autorul principal al studiului, biochimist la Universitatea Ludwig Maximilians din München. „De asemenea, acestea conferă ARN-ului stabilitatea necesară pentru funcția sa”.

Mai mult, nucleozidele non-canonice ale ARN-ului ajută la creșterea acurateței sistemului folosit pentru a decoda informațiile genetice.

Cea mai surprinzătoare descoperire

Nucleozidele necanonice pot avea aminoacizi legați de ele. Carell și colegii săi au gândit că astfel de compuși ar fi putut oferi o modalitate prin care moleculele antice de ARN să ajute la sintetizarea proteinelor. Aceștia au sintetizat șiruri de ARN care încorporează astfel de nucleozide necanonice pentru a vedea ce reacții chimice ar putea avea loc.

Oamenii de știință au descoperit că șirurile de ARN care posedau nucleozide necanonice ar putea da naștere la forme complexe de ARN și șiruri de aminoacizi cunoscute sub numele de peptide. În biologia modernă, proteinele sunt alcătuite din peptide lungi.

„Cea mai surprinzătoare descoperire a fost să văd cât de ușor se atașează aminoacizii la ARN”, spune Carell. „Peptidele pot crește pe ARN practic în mod magic, fără prea mult ajutor din exterior”.

Cercetătorii sugerează că lumea ARN nu era formată doar din cele patru nucleozide canonice, ci și dintr-o multitudine de alte nucleozide. Acestea au ajutat lumea ARN să treacă la o lume ARN-peptidă, una cu molecule din ce în ce mai lungi și mai complexe, ceea ce a dus la o lume ADN-ARN-proteină. În cele din urmă, cele patru nucleozide canonice au evoluat pentru a ajuta la codificarea datelor, în timp ce celelalte nucleozide necanonice au ajutat la asigurarea structurii și stabilității.

În viitor, oamenii de știință ar dori să găsească peptide care să crească pe ARN și care să servească drept tipul de enzime de care viața are nevoie pentru a funcționa corect.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Planetele sistemelor stelare binare ar putea găzdui forme de viață extraterestră

Istoria populației din Xinjiang, veche de 5.000 de ani, dezvăluită de ADN-ul antic

A fost creat testul ADN care identifică peste 50 de boli genetice

ADN-ul antic oferă indicii despre cum trăiau, călătoreau și interacționau africanii timpurii