Представете си следното: Земята, преди около четири милиарда години. Все още няма клетки. Няма мембрани, които да съдържат каквото и да е. Просто вихрен, горещ, химически враждебен буль от молекули. И някак, някъде, РНК—молекулата, която носи генетичните инструкции—трябва да оцелее, да намери други молекули РНК и да започне да извършва химичните процеси, които в крайна сметка ще доведат до живота, какъвто го познаваме днес.
Как точно се случи това? Това е една от най-големите загадки на науката, и честно казано, фактът, че сме тук, за да се чудим за това, е доста поразителен, когато помислим за всички препятствия, които трябваше да бъдат преодолени.
Екип изследователи от Университета в Буффало току-що откри нещо fascinating, което може да помогне да се обясни всичко. И обърнете внимание—всичко се свежда буквално до ЕДНА атом кислород.
Проблемът „първо кокошката или яйцето“ на ранния живот
Ето какво е характерно за РНК: тя е крехка. Ако я изложите на прекалено висока температура, киселинност или сурови химикали, тя се разпада. На ранната Земя тези условия бяха навсякъде.
Но РНК също трябва да взаимодейства с други молекули РНК, за да направи нещо интересно—като репликация, катализиране на реакции или в крайна сметка да доведе до първите протеини и впоследствие до ДНК. Преди да съществуват клетки, не е имало мембрана, която да задържа молекулите РНК на едно място. Те просто се разпръсвали в необятния океан, едва ли някога се сблъсквайки една с друга.
Как тогава РНК е могла да се организира достатъчно, за да постави началото на живота?
Появяват се капките
Учените от известно време подозират, че РНК може да е формирала свой собствен вид защитни compartmenti—капки, които действат като малки течни мехурчета без мембрани. Представете си капки олио в салатен дресинг, но направени от РНК и вода.
Тези капки могат да концентрират молекулите РНК на едно място, увеличавайки шансовете те да взаимодействат. Те също така предлагат някаква защита от суровата околна среда. Въпросът беше: защо РНК е толкова добра в образуването на тези капки?
Тук идва новото изследване.
Малка химическа тайна
Ето какво ме fasciniра напълно в това проучване. РНК и ДНК често се описват като подобни молекули—ДНК е дългосрочното съхранение, РНК е вестителят. Но химически те се различават само по една малка характеристика.
Всяка захарна единица в РНК има нещо, наречено 2'-хидроксилна група (или накратко 2'-OH). Захарта в ДНК няма това—там вместо това има само атом водород. Така че буквално говорим за един единствен атом кислород, свързан с водород, което прави РНК само малко по-сложна от ДНК.
Един. Атом. Кислород.
Това е всичко.
И въпреки това, тази малка разлика изглежда е решаваща за това дали РНК може да формира тези защитни капки.
Експериментите, които разкриха всичко
Изследователският екип сравнил поведението на РНК и ДНК при нагряване. Те използвали една и съща генетична последователност за двете, така че единствената разлика е бил онзи атом кислород.
Това, което откриха, е забележително: РНК започва да формира капки при температури с около 10°C по-ниски от ДНК. Десет градуса