Képzeljétek el: a Föld, körülbelül négy milliárd évvel ezelőtt. Még nem léteztek sejtek. Nem volt membrán, amely bármit magában foglalt volna. Csak egy örvénylő, forró, kémiailag ellenséges molekulás leves. És valahogy, valahol az RNS-nek – a genetikai utasításokat hordozó molekulának – túl kell élnie, más RNS-molekulákat kell találnia, és el kell kezdenie azt a kémiai folyamatot, amely végül a ma ismert élethez vezet.
Hogy pontosan hogyan történt mindez? Ez a tudomány egyik legnagyobb fejtörője, és őszintén szólva, az a tény, hogy itt vagyunk, hogy csodálkozzunk rajta, elég lenyűgöző, ha arra gondolunk, milyen sok akadályt kellett leküzdeni.
Nos, a Buffalo Egyetem kutatói nemrég valami lenyűgözőt fedeztek fel, ami segíthet megmagyarázni az egészet. És gondoljatok csak bele – mindez szó szerint EGY oxigénatomra vezethető vissza.
Az ősi élet tyúk-tojás problémája
Az RNS egyik lényegi tulajdonsága, hogy törékeny. Ha túl nagy hőnek, savasságnak vagy durva vegyszereknek tesszük ki, szétesik. A korai Földön ezek a körülmények mindenütt jelen voltak.
Az RNS-nek azonban interakcióba kell lépnie más RNS-molekulákkal ahhoz, hogy bármi érdekeset csináljon – például replikálódni, reakciókat katalizálni, vagy végül az első fehérjékhez, majd a DNS-höz vezetni. A sejtek megjelenése előtt nem volt membrán, amely az RNS-molekulákat egy helyen tartotta volna. Egyszerűen diffundáltak a hatalmas óceánban, alig ütközve egymással.
Hogyan szerveződhetett tehát az RNS sufficiently ahhoz, hogy elindítsa az életet?
Megjelennek a cseppek
A tudósok egy ideje már sejtették, hogy az RNS sajátfajta védőkompartmenteket – membrán nélküli, apró folyadékbuborékként működő cseppeket – alkothat. Gondoljatok az olajcseppekre az öntetben, de RNS-ből és vízből álló verzióra.
Ezek a cseppek képesek voltak egy helyre koncentrálni az RNS-molekulákat, növelve az interakciók esélyét. Valamelyest védelmet is nyújtottak a kemény környezettel szemben. A kérdés az volt: miért olyan alkalmas az RNS ezeknek a cseppeknek a képzésére?
Itt jön képbe az új kutatás.
Egy apró kémiai titok
Ami engem teljesen lenyűgöz ebben a tanulmányban, az a következő. Az RNS-t és a DNS-t gyakran hasonló molekulákként írják le – a DNS a hosszú távú tároló, az RNS a hírvivő. Kémiailag azonban egy apró jellemzőben különböznek.
Az RNS minden cukoregysége rendelkezik egy úgynevezett 2'-hidroxilcsoporttal (röviden 2'-OH). A DNS cukra nem rendelkezik ezzel; ott egyszerűen egy hidrogénatom található. Tehát szó szerint egy oxigénatomról beszélünk, amely egy hidrogénhez kapcsolódik, az RNS-t pedig csak kissé összetettebbé teszi a DNS-nél.
Egy. Oxigén. Atom.
Ennyi az egész.
És mégis, ez a csekély különbség döntő jelentőségűnek tűnik abban, hogy az RNS képes-e ezeket a védőcseppeket képezni.
A kísérletek, amelyek mindent feltártak
A kutatócsoport összehasonlította az RNS és a DNS viselkedését felmelegítve. Mindkettőhöz ugyanazokat a genetikai szekvenciákat használták, így az egyetlen különbség az az oxigénatom volt.
Amit találtak, az rendkívüli volt: az RNS már körül