Inosin kan være en potentiel vej til det første RNA og livets oprindelse på Jorden

Vores forhistoriske jord, bombarderet med asteroider og lyn, fyldt med boblende geotermiske pools, virker måske ikke gæstfri i dag. Men et sted i det kemiske kaos på vores tidlige planet, liv formede sig. Hvordan? I årtier, forskere har forsøgt at skabe miniaturereplikater af spædbarnsjord i laboratoriet. der, de jager efter de oprindelige ingredienser, der skabte de essentielle byggesten til livet.

Det er attraktivt at jagte vores oprindelseshistorie. Men denne jagt kan bringe mere end bare spænding. Viden om, hvordan Jorden byggede sine første celler, kunne informere vores søgen efter udenjordisk liv. Hvis vi identificerer de ingredienser og miljø, der kræves for at udløse spontant liv, vi kunne søge efter lignende forhold på planeter i hele vores univers.

I dag, meget af livets oprindelsesforskning fokuserer på én specifik byggesten:RNA. Mens nogle forskere mener, at livet blev dannet af enklere molekyler og først senere udviklede RNA, andre leder efter beviser for at bevise (eller modbevise), at RNA dannede først. Et komplekst, men alsidigt molekyle, RNA lagrer og transmitterer genetisk information og hjælper med at syntetisere proteiner, hvilket gør det til en dygtig kandidat til rygraden i de første celler.

For at bekræfte denne "RNA World Hypothesis, Forskere står over for to udfordringer. de skal identificere, hvilke ingredienser der reagerede for at skabe RNA's fire nukleotider – adenin, guanine, cytosin, og uracil (A, G, C, og dig). Og, sekund, de skal bestemme, hvordan RNA lagrer og kopierer genetisk information for at replikere sig selv.

Indtil nu, videnskabsmænd har gjort betydelige fremskridt med at finde forstadier til C og U. Men A og G forbliver uhåndgribelige. Nu, i et blad udgivet i PNAS , Jack W. Szostak, Professor i kemi og kemisk biologi ved Harvard University, sammen med førsteforfatter og kandidatstuderende Seohyun (Chris) Kim foreslår, at RNA kunne have startet med et andet sæt nukleotidbaser. I stedet for guanine, RNA kunne have påberåbt sig et surrogat-inosin.

"Vores undersøgelse antyder, at de tidligste livsformer (med A, U, C, og I) kan være opstået fra et andet sæt nukleobaser end dem, der findes i det moderne liv (A, U, C, og G), " sagde Kim. Hvordan nåede han og hans team frem til denne konklusion? Lab forsøger at lave A og G, purinbaserede nukleotider, produceret for mange uønskede biprodukter. For nylig, imidlertid, forskere opdagede en måde at lave versioner af adenosin og inosin - 8-oxo-adenosin og 8-oxo-inosin - fra materialer, der er tilgængelige på den oprindelige Jord. Så, Kim og hans kolleger satte sig for at undersøge, om RNA konstrueret med disse analoger kunne replikere effektivt.

Men, udskiftningerne undlod at præstere. Som en kage bagt med honning i stedet for sukker, det endelige produkt kan se ud og smage ens, men det fungerer ikke så godt. Honningkagen brænder og drukner i væske. 8-oxo-purin-RNA'et udfører stadig, men det mister både den hastighed og nøjagtighed, der skal til for at kopiere sig selv. Hvis det replikerer for langsomt, det falder fra hinanden, før processen afsluttes. Hvis det laver for mange fejl, den kan ikke tjene som et trofast redskab til forplantning og evolution.

På trods af deres utilstrækkelige præstationer, 8-oxo-purinerne bragte en uventet overraskelse. Som en del af testen, holdet sammenlignede 8-oxo-inosin's evner med en kontrol, inosin. I modsætning til dens 8-oxo modstykke, inosin gjorde det muligt for RNA at replikere med høj hastighed og få fejl. Det "viser sig at udvise rimelige hastigheder og troskaber i RNA-kopieringsreaktioner, "konkluderede teamet." Vi foreslår, at inosin kunne have tjent som en surrogat for guanosin i den tidlige fremkomst af liv. "

Szostak og Kims opdagelse kunne hjælpe med at underbygge RNA-verdenshypotesen. I tide, deres arbejde kan bekræfte RNAs primære rolle i vores oprindelseshistorie. Eller, videnskabsmænd kan finde ud af, at den tidlige Jord tilbød flere veje, hvor livet kunne vokse. Til sidst, bevæbnet med denne viden, videnskabsmænd kunne identificere andre planeter, der har de essentielle ingredienser og afgøre, om vi deler dette univers eller er, Ja, alene.