_ Studiul arată modul în care proprietățile chimice ale moleculelor de ARN ar fi putut facilita originea vieții

Cum s-a putut dezvolta viața complexă pe Pământul timpuriu inospitalier? La început trebuie să fi existat acid ribonucleic (ARN) pentru a transporta prima informație genetică. Pentru a crea complexitate în secvențele lor, aceste biomolecule trebuie să elibereze apă. Pe Pământul timpuriu, care era în mare parte acoperit de apă de mare, acest lucru nu a fost atât de ușor de făcut.

Într-o lucrare publicată în Jurnalul Societății Americane de Chimie (JACS), cercetătorii din echipa de profesor LMU Dieter Braun au arătat că în lupta ARN-ului cu apa înconjurătoare, capacitățile sale naturale de reciclare și condițiile de mediu potrivite ar fi putut fi decisive.

„Blocurile de construcție ale ARN-ului eliberează o moleculă de apă pentru fiecare legătură pe care o formează în un lanț de ARN în creștere”, explică Braun, purtător de cuvânt al Centrului de Cercetare Colaborativă (CRC) Evoluția Moleculară în Medii Prebiotice și coordonator la Clusterul de Excelență ORIGINS.

„Când, dimpotrivă, se adaugă apă la o moleculă de ARN. , blocurile de construcție ale ARN sunt reintroduse în rezervorul de prebiotice.” Această rotație a apei funcționează deosebit de bine în condiții de salinitate scăzută, cu niveluri ridicate de pH. „Experimentele noastre indică faptul că viața ar putea apărea dintr-un set foarte mic de molecule, în condiții precum cele predominante pe insulele vulcanice de la începutul Pământului”, spune Adriana Serrão, autorul principal al studiului.

În aceste condiții. condiții, ARN-ul are capacitatea de a se diviza fără a adăuga o moleculă de apă. Capătul catenei de ARN rămâne fără apă și poate reforma spontan noi legături ARN. Laboratorul Braun a demonstrat că relegarea acestui ARN divizat funcționează eficient și cu o precizie remarcabilă atunci când se copiază informațiile despre secvență.

Acest proces are loc numai atunci când blocurile de construcție ARN sunt legate de o moleculă de ARN șablon cu o bază care se potrivește exact. perechi într-o configurație dublu catenară. Aceasta produce o copie a catenei de ARN existentă înainte de a se dezintegra prin adăugarea de apă.

Se presupunea anterior că ARN-ul se poate copia numai prin construirea „aleatorie” de secvențe de aproximativ 200 de nucleotide în lungime – deci -numite ribozime. Cu toate acestea, ribozimele pot funcționa numai în medii saline și, prin urmare, ostile ARN-ului.

Ca urmare a acestei noi cercetări, aceste secvențe complexe de ribozime în stadiile incipiente ale evoluției ARN nu sunt necesare. „Precizia este comparabilă cu copierea ARN-ului obținută de ribozime”, spune Sreekar Wunnava, de asemenea, autorul principal al studiului. „Aceasta înseamnă că o lume ARN ar putea apărea fără necesitatea prealabilă pentru secvențe lungi și complexe.”

Viața timpurie a constat astfel într-un proces metabolic foarte simplu prin care secvențele de ARN au fost copiate prin înlocuirea continuă cu molecule reciclate. Tot ceea ce este necesar pentru ca acest lucru să se întâmple este un mediu alcalin de apă dulce, cum există și astăzi pe insulele vulcanice precum arhipelagul Hawaii sau Islanda.

„Și astfel viața ar fi putut apărea dintr-o supă primordială prebiotică simplă și rece. de blocuri de construcție ARN”, explică Braun.

Deși reacțiile au loc foarte lent în aceste condiții și necesită câteva zile pentru a se finaliza, nu a lipsit timpul la începutul evoluției, iar refugiile reci de apă dulce de pe Insulele vulcanice primitive au permis ARN-ului să supraviețuiască pe Pământul timpuriu, altfel neospitalier.

(Fluierul)