'Devasa' bir deney, Dünya'da yaşamın nasıl başladığını gösteriyor
Şimdi önemli bir gelişme bunu destekliyor RNA dünya teorisiCalifornia, La Jolla'daki Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitüsü'ndeki bilim insanları hikayenin küçük ama önemli bir kısmını anlatıyor. Test tüplerinde bunlar RNA molekülünün fazı Farklı türde bir ribonükleik asidin (RNA) kesin kopyalarını yapmayı başardı.
Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı'nda yayınlanan bu çalışma, onları, kendisinin tam kopyalarını yapan bir RNA molekülü yetiştirme şeklindeki büyük hedefe yaklaştırıyor.
Salk'ın başkanı ve yeni makalenin yazarlarından biri olan Gerald Joyce, “O zaman yaşıyor olurdu” dedi. “Yani bu, laboratuvarda veya prensip olarak evrenin herhangi bir yerinde yaşamın nasıl ortaya çıkabileceğini gösteren yol.”
Ekip, Dünya'daki yaşamın gerçekte bu şekilde başladığını kanıtlamaktan hala çok uzakta, ancak önerdikleri senaryo, Dünya'daki yaşamın bu şekilde başladığı yönünde. Muhtemelen evrimin en eski hareketlerinden birini, İngiliz doğa bilimci Charles Darwin'in 150 yıldan daha uzun bir süre önce tanımladığı bir kavramı taklit ediyor.
Makalenin ilk yazarı ve Salk Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacı olan Nikolaos Papastavrou, “Bu, yaşamın nasıl evrildiğini anlama yolunda bir basamak” dedi.
Bilim insanları bu noktaya gelebilmek için RNA Dünyası teorisinin inandırıcılığının önündeki belki de en büyük engeli aşmış oldular. Şu ana kadar laboratuvardaki hiçbir RNA molekülü, diğer RNA'ların yeterince doğru ve verimli kopyalarını yapmayı başaramadı.
Doğadaki Darwinci evrimi yöneten aynı hassas dengeyi sağlamak için RNA molekülünün orijinaline çok yakın kopyalar yapması gerekir. Transkriptler çok fazla değişirse, RNA'nın yetenekleri bozulur ve işler hızla kötüye gider. Bir görüntünün bulanık veya bulanık bir versiyonunu oluşturan hatalı bir kamera düşünün. Bir makineye yerleştirildiğinde belirsiz kopya yeni, daha kötü bir kopya üretir.
“Hata oranı çok yüksekse sürdürülemez [genetic] “Bilgi,” dedi Joyce. “Sadece patlıyor.” Hatalar, Darwinci seçilimin, hayatta kalmak için en iyi donanıma sahip olan kazananları seçmesine izin vermeyecek kadar hızlı gerçekleşir ve “evrimin her turunda, nüfusun sahipsiz bölgeye dağıldığını görür.”
Transkripsiyonun çok iyi olması gerekse de her zaman mükemmel olamaz. Hataya yer olmasaydı, RNA, organizmaların vahşi doğada yaptığı gibi, çevresi değiştiğinde uyum sağlayamazdı. Örneğin, sıcaklıklar düşerken ve dünya yeni bir buzul çağına doğru ilerlerken, tüysüz bir sfenks kedisinin hayatta kalmaya çalıştığını hayal edin. Bu pek olası olmayan senaryoda, kedinin tüysüz yapısını hızla değiştirmesi gerekecektir.
Yeni çalışmada Salk bilim adamları, çekiç kafalı RNA olarak adlandırılan kopyaları üreten bir RNA yarattılar. Çekiç başlığı diğer RNA moleküllerini kopyalamak yerine onları keser. RNA çekiç kafasının kopyalarını yaptığında, her yeni nesil hâlâ kesebiliyordu; Her birinin kopyalanması da kolaylaştı.
Araştırmada yer almayan Kaliforniya Üniversitesi Irvine'den farmasötik bilimler profesörü John Chabot, Salk ekibinin bu eşiği aşmasını “devasa” olarak nitelendirdi ve şunu ekledi: “İlk başta buna biraz küçük bir olay olarak baktım. büyük anlaşma.” Biraz çene düşüyor. …çok zarif.
Salk ekibi, RNA'larının kopyalama konusunda daha iyi olduğunu göstermek için 71. neslin bir kopyasını uzak atalarından birine karşı test etti. En yeni nesil, doğru kopyalar oluşturma konusunda önceki nesilden daha iyi performans gösterdi.
Fransa'daki Strasbourg Üniversitesi'nde genç grup lideri olan ve çalışmaya dahil olmayan Claudia Bonvieux, “Genel olarak, bunun RNA Dünyası teorisi için ileriye doğru atılmış büyük bir adım olduğunu düşünüyorum” dedi.
Son 10 yıldır yaşamın kökenlerini araştıran Bonfieu, yalnızca RNA'nın değil, yaşamın diğer yapı taşlarının da var olduğu bir başlangıç hayal ederek “alanın biraz daha genişlediğini” vurguladı. diğerleri Hücre zarının bir parçası olan lipitleri, amino asitleri ve proteinlerde bulunan organik bileşikleri içerebilirler.
Bonfieu, bu alternatif senaryoda, farklı yapı taşlarının hücrenin bir tür ilkel versiyonundaki bölmelerde bulunduğunu söyledi.
Bir e-posta yanıtında Joyce şunları söyledi: “Claudia'nın bu konuda daha fazlası olabileceği yönündeki görüşüne katılıyorum. [primordial] Sadece RNA'dan oluşan bir çorba. RNA bazlı evrim, lipid bölmelerde, mineral yüzeylerde veya diğer bazı moleküllerle birlikte başlamış olabilir.
Joyce'a göre asıl nokta, “Darwinci evrimin sonunda devreye girdiği” ve yaşam tarihinin erken dönemlerinde bir noktada ribonükleik asidin (RNA), genetik bilginin korunmasında ve canlılığın oluşması için gereken kimyasal reaksiyonların hızlandırılmasında çok önemli roller oynadığıdır. bu bilgilerin kopyaları. .
Utah Üniversitesi'nden biyokimya profesörü Michael Kay, yeni çalışmayı, RNA bilim adamı teorisine “önemli bir kanıt parçası” sağlayan “çok heyecan verici bir ilerleme” olarak nitelendirdi. [to show] “Mantıklı ve mantıklı.” Salk'ta geliştirilen RNA transkriptazının “yönlendirilmiş evrim deneyleri yapmak isteyenler için değerli bir araç sağlayacağını” ekledi.
Bazen test tüpü evrimi olarak da adlandırılan yönlendirilmiş evrim, bilim adamlarının molekülleri bir nesilden diğerine yönlendirerek evrimi taklit etmelerine olanak tanıyan, moleküllerin hayatta kalmalarına yardımcı olacak iyileştirmeler kazanmalarını sağlayan bir laboratuvar sürecidir.
Yeni makaledeki deneyler iki yıl sürse de, Joyce ve meslektaşlarının nesilden nesile RNA moleküllerini sabırla ortaya çıkararak yolu açmaları yaklaşık 10 yıl sürdü.
Eğer bilim insanları kendini kopyalayabilen RNA üretmeyi başarabilirlerse, evrim büyük ölçüde kendi başına devam edebilir.
Joyce, “Tek yapmamız gereken, ona dört temel unsurun sürekli tedarikini sağlamak” dedi. RNA, DNA gibi dört kimyasal bazdan oluşur; bunlardan üçü her ikisine de homologdur: adenin, sitozin ve guanin. Dördüncü bileşen olarak RNA, urasil bazını içerirken, DNA'daki dördüncü bileşen timindir.
Evrimin laboratuvar versiyonu, bilim adamlarının sıcaklığı veya ortamı değiştirmesine bağlı olarak RNA moleküllerinin uyum sağlamasına olanak tanıyacaktır.
Joyce, “En eğlenceli şey, RNA'daki dört bazın ötesine geçen yeni kimyasalları tanıtmak ve evrimin bu bazlarla neler yapabileceğini görmek” dedi.
“Dünyada evrim başladığında, icat ettikleri tüm muhteşem şeylere bakın” dedi.
“Web hayranı. Tipik düşünür. İçine kapanık. Amatör iletişimci. Pop kültürü meraklısı.”