מיחזור טבעי במקור החיים

פרסומת
X-ray_Promo1


כיצד יכלו חיים מורכבים להתפתח על כדור הארץ הקדום והבלתי מסביר פנים? בהתחלה כנראה הייתה חומצה ריבונוקלאית (RNA) לשאת את המידע הגנטי הראשון. כדי לבנות מורכבות ברצפים שלהן, הביו-מולקולות הללו צריכות לשחרר מים. על כדור הארץ המוקדם, שהיה מכוסה ברובו במי ים, זה לא היה כל כך קל לעשות. במאמר שפורסם לאחרונה ב- כתב העת של האגודה האמריקנית לכימיה (JACS), חוקרים מהצוות של פרופסור ל-LMU דיטר בראון הראו כי במאבק של RNA עם המים שמסביב, יכולות המיחזור הטבעיות שלו ותנאי הסביבה הנכונים היו יכולים להיות מכריעים.

פרסומת

"אבני הבניין של RNA משחררות מולקולת מים עבור כל קשר שהם יוצרים בשרשרת RNA הולכת וגדלה", מסביר בראון, דובר המרכז למחקר שיתופי (CRC) אבולוציה מולקולרית בסביבות פרה-ביוטיות ומתאם באשכול המצוינות של ORIGINS. "כאשר, לעומת זאת, מוסיפים מים למולקולת רנ"א, אבני הבניין של הרנ"א מוזנות בחזרה למאגר הפרה-ביוטי". מחזור מים זה עובד טוב במיוחד בתנאי מלח נמוכים עם רמות pH גבוהות. "הניסויים שלנו מצביעים על כך שחיים יכולים לצוץ מקבוצה קטנה מאוד של מולקולות, בתנאים כמו אלו השוררים באיים געשיים בכדור הארץ המוקדם", אומרת אדריאנה סראו, המחברת הראשית של המחקר.

בתנאים אלה, ל-RNA יש את היכולת להתפצל מבלי להוסיף מולקולת מים. הקצה של גדיל ה-RNA נשאר נקי ממים ויכול ליצור מחדש קשרי RNA חדשים באופן ספונטני. המעבדה של בראון הדגימה שהקישור מחדש של RNA מפוצל זה עובד ביעילות ובדיוק יוצא דופן בעת ​​העתקת מידע הרצף. תהליך זה מתרחש רק כאשר אבני הבניין של ה-RNA קשורות למולקולת RNA של תבנית עם זוגות בסיסים תואמים במדויק בתצורה דו-גדילית. זה מייצר עותק של גדיל ה-RNA הקיים לפני שהוא מתפרק באמצעות הוספת מים.

בעבר הונח ש-RNA יכול להעתיק את עצמו רק על ידי בנייה 'אקראית' של רצפים באורך של כ-200 נוקלאוטידים – מה שנקרא ריבוזימים. עם זאת, ריבוזימים יכולים לפעול רק בסביבות מלוחות, ובכך עוינות ל-RNA. כתוצאה ממחקר חדש זה, רצפי ריבוזים מורכבים אלה בשלבים המוקדמים של התפתחות ה-RNA אינם נחוצים. "הדיוק דומה להעתקה של RNA שהושג על ידי ריבוזימים", אומר Sreekar Wunnava, גם המחבר הראשי של המחקר. "משמעות הדבר היא שעולם רנ"א יכול להתעורר ללא צורך מוקדם ברצפים מורכבים ארוכים."

החיים המוקדמים כללו אפוא תהליך מטבולי פשוט מאוד לפיו רצפי RNA הועתקו באמצעות החלפה מתמשכת במולקולות ממוחזרות. כל מה שצריך כדי שזה יקרה הוא סביבת מים מתוקים אלקליין כמו שעדיין קיימת היום באיים געשיים כמו ארכיפלג הוואי או איסלנד. "ולכן החיים יכלו לצוץ ממרק פרה-ביוטי קדמוני פשוט וקר של אבני בניין RNA", מסביר בראון. למרות שהתגובות מתרחשות באיטיות רבה בתנאים אלה ודורשות מספר ימים להשלמתם, לא היה מחסור בזמן בתחילת האבולוציה ומקלטי המים המתוקים הקרים על איים געשיים קדומים אפשרו ל-RNA לשרוד על כדור הארץ הקדום הבלתי מסביר פנים.



קישור לכתבת המקור – 2024-03-22 20:55:24

Facebook
Twitter
LinkedIn
Telegram
WhatsApp
Email
פרסומת
X-ray_Promo1

עוד מתחומי האתר