Forestil dig: Det er Jorden, for cirka fire milliarder år siden. Der findes ingen celler endnu. Ingen membraner til at indeholde noget. Bare en hvirvlende, varm, kemisk fjendtlig suppe af molekyler. Og et eller andet sted, på en eller anden måde, skal RNA – molekylet, der bærer de genetiske instruktioner – overleve, finde andre RNA-molekyler og begynde at udføre den kemi, der til sidst ville føre til livet, som vi kender det.
Hvordan skete det præcist? Det er et af videnskabens største puslespil, og ærligt talt er det ret forbløffende, at vi er her til at undre os over det, når man tænker på alle de odds, der skulle overvindes.
Nå, forskere ved University at Buffalo har netop fundet noget fascinerende, der måske kan hjælpe med at forklare det hele. Og hør her – det handler bogstaveligt talt om ÉN iltatom.
Det klassiske kylling-eller-æg-problem i det tidlige liv
Sagen er den, at RNA er skrøbeligt. Udsæt det for for meget varme, surhed eller barske kemikalier, og det nedbrydes. På den tidlige Jord var disse forhold alle vegne.
Men RNA skal også kunne interagere med andre RNA-molekyler for at gøre noget interessant – som at replikere sig, katalysere reaktioner eller til sidst føre til de første proteiner og derefter DNA. Før cellerne opstod, var der ingen membran til at holde RNA-molekylerne sammen ét sted. De ville blot diffundere bort i det enorme ocean og næsten aldrig støde ind i hinanden.
Så hvordan kunne RNA blive organiseret nok til at sætte gang i livet?
Ind med dråberne
Videnskabsfolk har længe mistænkt, at RNA måske har dannet sine egne beskyttende kompartmenter – dråber, der fungerer som små flydende bobler uden membraner. Tænk på oliebobler i salatsauce, men lavet af RNA og vand.
Disse dråber kunne koncentrere RNA-molekyler på ét sted, hvilket øger sandsynligheden for, at de interagerer. De kunne også tilby en vis beskyttelse mod det barske miljø. Spørgsmålet var: Hvorfor er RNA så godt til at danne disse dråber i første omgang?
Det er her, den nye forskning kommer ind i billedet.
Et lille kemisk hemmelighed
Det, der absolut fascinerer mig ved denne undersøgelse, er følgende. RNA og DNA beskrives ofte som lignende molekyler – DNA er den langsigtede opbevaring, RNA er budbæreren. Men kemisk adskiller de sig kun ved én lille egenskab.
Hver sukkerenhed i RNA har noget, der kaldes en 2'-hydroxylgruppe (eller 2'-OH for kort). DNAs sukker har ikke dette – der er blot et hydrogenatom i stedet. Vi taler altså bogstaveligt talt om et enkelt iltatom bundet til et hydrogen, hvilket gør RNA blot en smule mere komplekst end DNA.
Ét. Iltatom.
Det er det hele.
Og alligevel ser denne lille forskel ud til at være afgørende for, om RNA kan danne disse beskyttende dråber.
De eksperimenter, der afslørede alt
Forskningsteamet sammenlignede, hvordan RNA og DNA opfører sig, når de opvarmes. De brugte de samme genetiske sekvenser for begge, så den eneste forskel var det iltatom.
Det, de fandt, var bemærkelsesværdigt: RNA begyndte at danne dråber ved temperaturer, der var cirka 10 °C lavere end for DNA. Ti grader lyder måske ikke som meget, men inden for kemi er det faktisk enormt. Det betyder, at RNA har en væsentligt stærkere tendens til at kondensere og danne disse strukturer.
Men det bliver endnu mere interessant.
Når RNA dannede dråber, ville molekylerne indeni forbinde med hinanden og skabe sammenkoblede netværk. Når disse netværk voksede, ville dråberne skifte fra at være flydende – som tynd honning – til at ligne mere en gel. Denne gelagtige