Kompleks liv udviklede sig ud af den tilfældige kobling af små molekyler

Kompleks liv, som vi kender det, startede helt tilfældigt, med små tråde af molekyler, der forbinder sig, hvilket til sidst ville have givet dem evnen til at kopiere sig selv.

I denne verden, milliarder af år siden, intet eksisterede, som vi i dag ville genkende som levende. Verden indeholdt kun livløse molekyler, der blev dannet spontant gennem de naturlige kemiske og fysiske processer på Jorden.

Imidlertid, det øjeblik, hvor små molekyler forbandt og dannede større molekyler med evnen til at replikere sig selv, livet begyndte at udvikle sig.

"Livet var en tilfældig begivenhed, det er der ingen tvivl om, " siger Dr. Pierre Durand fra Evolution of Complexity Laboratory i Evolutionary Studies Institute ved Wits University, som ledede et projekt for at finde ud af, hvordan præcis disse molekyler knyttede sig til hinanden. Deres resultater er offentliggjort i dag i tidsskriftet Royal Society Open Science , i et papir med titlen "Molekylære afvejninger i RNA-ligaser påvirkede den modulære fremkomst af komplekse ribozymer ved livets oprindelse".

Meget simple ribonukleinsyre (RNA)-molekyler (forbindelser, der ligner deoxyribonukleinsyre (DNA)) kan forbinde andre RNA-molekyler til sig selv gennem en kemisk reaktion kaldet ligering. Den tilfældige sammenføjning af forskellige stykker eller RNA kan give anledning til en gruppe molekyler, der er i stand til at producere kopier af sig selv og dermed sætte gang i livets proces.

Mens den proces, der til sidst førte til livets udvikling, fandt sted over en lang periode, og involverede en række trin, Wits ph.d.-studerende Nisha Dhar og Durand har afsløret, hvordan et af disse afgørende skridt kan være sket.

De har vist, hvordan små ikke-levende molekyler kan have givet anledning til større molekyler, der var i stand til at reproducere sig selv. Denne vej til selvreplikerende molekyler var en nøglebegivenhed for livet at tage fat.

"Der skulle ske noget for at disse små molekyler kunne interagere og dannes længere, mere komplekse molekyler, og det skete helt tilfældigt, " siger Durand.

Disse mindre RNA-molekyler havde enzymaktivitet, der tillod ligering, hvilken, igen tillod dem at forbinde sig med andre små molekyler og derved danne større molekyler.

"De små molekyler er meget promiskuøse og kan sammenføje andre stykker til sig selv. Det interessante var, at disse mindre molekyler var mindre, end vi oprindeligt havde troet, " siger Durand.

Det mindste molekyle, der udviste selvligeringsaktivitet, var et 40-nukleotid-RNA. Den demonstrerede også den største funktionelle fleksibilitet, da den var mere generel i den slags substrater, den ligerede til sig selv, selvom dens katalytiske effektivitet var den laveste.

"Der skulle ske noget for at molekyler kunne reproducere sig, og derved starte livet, som vi kender det. At noget viste sig at være den simple ligering af et sæt små molekyler, milliarder af år siden, " siger Durand.