O nouă descoperire surprinzătoare schimbă tot ce știam despre originile vieții pe Pământ

Conform unui nou concept al chimiștilor de la Univeristatea din München, conduși de Thomas Carell, o nouă specie moleculară compusă din ARN și peptide a fost cea care a pus în mișcare evoluția vieții spre forme mai complexe.

Investigarea modului în care viața a apărut pe Pământul timpuriu este una dintre cele mai fascinante provocări pentru știință. Ce condiții trebuie să fi predominat pentru ca elementele de bază ale vieții mai complexe să se formeze?

• Mister elucidat! De ce unele roci de pe Lună sunt extrem de magnetice?
• Cum ne-ar putea proteja bacteriile de pe piele de Soare

Unul dintre principalele răspunsuri se bazează pe așa-numita idee a lumii ARN, pe care pionierul biologiei moleculare Walter Gilbert a formulat-o în 1986.

Ipoteza susține că nucleotidele – blocurile de bază ale acizilor nucleici A, C, G și U – au apărut din supa primordială, iar din nucleotide s-au format apoi molecule scurte de ARN. Aceste așa-numite oligonucleotide erau deja capabile să codifice cantități mici de informații genetice.

Moleculele s-au putut replica singure

Astfel de molecule de ARN monocatenar se puteau combina și în șiruri duble, iar acest lucru a dat naștere la posibilitatea teoretică potrivit căreia moleculele s-au putut replica singure, adică s-au reprodus. Doar două nucleotide se potrivesc împreună în fiecare caz, ceea ce înseamnă că un șir este omologul exact al altuia și astfel formează șablonul pentru un alt șir.

În cursul evoluției, această replicare ar fi putut să se îmbunătățească și, la un moment dat, să dea naștere unor forme de viață complexe.

„Ideea lumii ARN are marele avantaj că schițează o cale prin care pot apărea biomolecule complexe, cum ar fi acizii nucleici cu proprietăți catalitice optimizate și, în același timp, de codificare a informației”, spune Thomas Carell, chimist în cadrul Universității. Materialul genetic, așa cum îl înțelegem astăzi, este alcătuit din șiruri duble de ADN, o formă ușor modificată și durabilă de macromoleculă compusă din nucleotide.

Cu toate acestea, ipoteza nu este lipsită de probleme. De exemplu, aceasta este o moleculă foarte fragilă, mai ales atunci când devine mai lungă.

Relicve ale fostei lumi ARN

În plus, nu este clar cum ar fi putut apărea legătura dintre moleculele de ARN și lumea proteinelor. După cum se arată într-o nouă lucrare publicată în revista Nature, grupul de lucru al lui Carell a descoperit o modalitate prin care ar fi putut avea loc această legătură.

Pentru a înțelege, trebuie să aruncăm o altă privire, mai atentă, asupra ARN-ului. În sine, ARN-ul este o macromoleculă complicată. Pe lângă cele patru baze canonice A, C, G și U, care codifică informația genetică, conține și baze necanonice, dintre care unele au structuri foarte neobișnuite.

Aceste nucleotide care nu codifică informația sunt foarte importante pentru funcționarea moleculelor de ARN. În prezent, cunoaștem mai mult de 120 de astfel de nucleozide ARN modificate, pe care natura le încorporează în moleculele de ARN. Este foarte probabil ca acestea să fie relicve ale fostei lumi ARN.

Grupul Carell a descoperit acum că aceste nucleozide sunt ingredientul cheie, care permite lumii ARN să se conecteze cu lumea proteinelor.

„O descoperire surprinzătoare”

Unele dintre aceste fosile moleculare pot, atunci când sunt localizate în ARN, să se îmbogățească cu aminoacizi individuali sau chiar cu lanțuri mici de aminoacizi (peptide), potrivit lui Carell.

Acest lucru are ca rezultat mici structuri ARN-peptide atunci când se întâmplă ca aminoacizii sau peptidele să fie prezente într-o soluție alături de ARN. În astfel de structuri, aminoacizii și peptidele legate de ARN reacționează apoi chiar și între ele pentru a forma peptide din ce în ce mai mari și mai complexe.

Nucleozidele fosile antice sunt, prin urmare, oarecum asemănătoare nucleelor din ARN, formând un nucleu pe care pot crește lanțuri peptidice lungi. Pe unele lanțuri de ARN, peptidele creșteau chiar în mai multe puncte.

„Aceasta a fost o descoperire surprinzătoare”, spune Carell, potrivit ScienceDaily. „Este posibil ca niciodată să nu fi existat o lume ARN pură, ci ca ARN și peptidele să fi coexistat de la început într-o moleculă comună”. Ca atare, ar trebui să extindem conceptul de lume ARN la cel de lume ARN-peptide. Astfel, peptidele și ARN-ul s-ar fi sprijinit reciproc în evoluția lor, propune noua idee.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cheia pentru viața dincolo de Pământ? Dinamica lumilor oceanice ar putea fi controlată de rotația lor

Unul dintre cei mai buni candidați din Sistemul Solar pentru viața extraterestră prezintă semne de apă lichidă

Un model de vreme spațială ar putea identifica exoplanetele care prezintă viață

O viață bună nu trebuie neapărat să fie una fericită și nu va fi întotdeauna plăcută