Важна потврда за еволуцијата на животот
Едно од прашањата што науката сè уште не ги решила целосно е прашањето како животот настанал од нежива материја. Овој развој се нарекува абиогенеза, а една од главните хипотези е дека светот пред клетките, ДНК и еволуцијата на Дарвин бил „свет на РНК“, во кој поедноставните секвенци на молекули можеле да се реплицираат, да се подложат на селекција и да се развијат во посложени молекули. Во новото истражување, објавено во списанието „Просидингс оф д нешнал академи оф сајенс“, научниците ја потврдија оваа хипотеза со создавање делови од РНК што би можеле да се реплицираат доволно прецизно за да подлежат на еволуција слична на онаа на живите организми и да создадат нивни понапредни верзии.
Интересно е да се истакне дека на крајот на февруари беше објавено уште едно откритие во списанието „Чем“, кое е важно за разбирање на потеклото на првите живи организми. Имено, научниците нашле објаснување како меурчињата од масти би можеле да ги формираат мембраните на првите клетки. Клучен дел од тоа откритие, направено од тим од истражувачкиот институт „Скрипс“ во Калифорнија, е дека хемискиот процес наречен фосфорилација можеби се случил порано отколку што се мислеше. Тимот открил дека групите атоми, кои вклучуваат фосфор, даваат сферични масни балони, наречени протокели, дополнителните функции, и ги претвораат во понапредни верзии, кои можат да бидат поразновидни, стабилни и хемиски активни, што е важно за појавата на првите живи клетки.
Еволуција на ниво на ДНК, гени и протеини
Чарлс Дарвин ја опиша еволуцијата како „наследност со модификации“. Генетските информации содржани во делови од ДНК се копираат и се пренесуваат од една генерација на друга. Но тоа се случува со одредена флексибилност, која овозможува одвреме-навреме да се појават мали промени во гените, што ќе овозможи да се појават некои нови особини кај популацијата на живите суштества. Тие особини потоа поминуваат низ селективен притисок во околината, така што оние што се корисни преживуваат и остануваат, што им дава на организмите еволутивна предност. Оние гени што ги носат тие особини преживуваат и се пренесуваат со нив.
Научниците денес можат да користат ДНК за да ја следат историјата на еволуцијата од современите растенија и животни до најраните едноклеточни организми. Двојната верижна спирала на ДНК е добро приспособена за складирање, читање и реплицирање на генетските информации. Многу од гените содржани во ДНК на крајот кодираат протеини, сложени молекуларни машини што вршат различни функции, кои ги одржуваат клетките живи.
Но се поставува прашањето како започнало сето тоа.
Во доцните 1960-ти, британскиот хемичар Лесли Оргел предложи хипотеза дека животот се заснова на РНК наместо на ДНК или протеини. Неговата идеја вклучувала гени базирани на РНК и ензими на РНК. Подоцна се развила во денешната широко прифатена хипотеза за „светот на РНК“.
Новото истражување претстави убедливи нови докази за поддршка на таа хипотеза и покажа дека постои ензим на РНК што може да направи точни копии на други функционални РНК-синџири и во исто време да овозможи повремено појавување на нови варијанти на РНК, што е важен предуслов за еволуција. Овие извонредни способности сугерираат дека најраните форми на еволуција можеби се случиле на молекуларно ниво во РНК.
Конечно успех во саморепликацијата
Резултатите од новото истражување нè носат чекор поблиску до разбирање на потеклото на животот, но и можноста за негово пресоздавање во лабораторија. Имено, со моделирање примитивни средини, кои можеле да преовладуваат во далечното минато, научниците можат директно да тестираат хипотези за тоа дека животот би можел да потекнува од Земјата, а можеби и од други планети.
– Ја бараме зората на еволуцијата. Со откривањето на овие нови можности на РНК, ние го откриваме потенцијалното потекло на самиот живот и како едноставните молекули можеле да го отворат патот за сложеноста и разновидноста на животот што ги гледаме денес – вели Џералд Џојс, еден од авторите на студијата.
Хипотезата за светот на РНК се заснова на фактот дека овие молекули се многу отпорни и имаат способност да вршат две функции, кои се клучни за прекурсорите на животот – тие можат да се реплицираат како ДНК и можат да дејствуваат како ензими, кои промовираат различни реакции и дејствуваат слично како и протеините. Научниците со децении ја истражуваат хипотезата за светот на РНК со посебен фокус на рибозимите на РНК-полимеразата, молекули на РНК што можат да направат копии на други нишки на РНК.
Џојс и неговите соработници во лабораторијата на институтот „Салк“ веќе десет години развиваат рибозими на РНК-полимераза. Притоа, тие користат форма на насочена еволуција, која овозможува создавање нови верзии на РНК способни да реплицираат поголеми молекули. Но, проблемот е во тоа што досега овој процес произведуваше молекули со сериозни грешки, кои не беа во можност да ги копираат секвенците со доволно висока точност. Во текот на многу генерации, толку многу грешки би се акумулирале во секвенците што добиените синџири на РНК повеќе воопшто не личат на оригиналната низа, а во исто време целосно ги изгубиле своите функции.
Меѓутоа, во една нова студија во лабораторија, научниците успеаја да создадат рибозим на РНК-полимераза со голем број мутации што му овозможија да го копира синџирот на РНК со голема прецизност.
– Оваа студија сугерира дека зората на еволуцијата можеби била многу рано и се случила многу едноставно. Нешто на ниво на поединечни молекули можеби ја одржало Дарвиновата еволуција, а тоа можеби била искрата што дозволила животот да стане покомплексен, одејќи од молекулите, преку клетките, до повеќеклеточните организми – вели Николаос Папаставру, научен соработник во лабораторијата.
Научниците се надеваат дека во рок од десет години ќе можат да создадат РНК-полимераза во лабораторија што ќе може да се реплицира. Тоа би го означило почетокот на автономниот живот на РНК во лабораторија.
