Berjuta-juta tahun yang lalu, molekul-molekul di Bumi bercampur-campur dan berantakan bercampur, membentuk bentuk kehidupan pertama. Eons kemudian, bentuk kehidupan yang lebih besar, lebih bijak adalah memburu percubaan lab yang cuba memahami permulaannya sendiri.
Walaupun ada yang mengatakan kehidupan muncul dari rantai molekul yang mudah, yang lain mengatakan reaksi kimia awal membentuk RNA yang mereplikasi diri. Seorang saudara DNA, RNA bertindak sebagai penyahkod atau pengirim maklumat genetik.
Satu kajian baru memberikan bukti untuk idea RNA, yang dikenali sebagai "hipotesis dunia RNA." Tetapi sekurang-kurangnya satu bahan dalam RNA awal mungkin berbeza dari apa yang terdapat dalam bentuk moden, sekumpulan saintis melaporkan pada 3 Disember dalam jurnal Prosiding Akademi Sains Kebangsaan.
RNA moden, di samping tulang belakang gula dan fosfat, diperbuat daripada empat blok bangunan utama: nukleobase yang dipanggil adenine (A), sitosin (C), guanine (G), dan uracil (U).
Tetapi ternyata RNA awal mungkin mempunyai satu nukleobase yang bukan sebahagian daripada bentuk moden.
Di dalam tiub plastik kecil, para penyelidik meletakkan air, sedikit garam, penahan untuk menjaga ion pH dan magnesium asas untuk mempercepatkan reaksi. Keadaan ini serupa dengan yang terdapat di tasik atau kolam air tawar, tasik kawah, atau jenis tasik atau kolam yang terdapat di kawasan gunung berapi seperti Taman Negara Yellowstone - semua tempat yang boleh dimulakan oleh kehidupan.
Para penyelidik kemudian menambah sekeping kecil RNA yang dipanggil primer yang dilampirkan kepada sekeping RNA yang lebih lama yang dipanggil templat. RNA baru dibuat apabila RNA templat salinan primer, melalui pasangan berpasangan. Nukleobases unik sepadan dengan satu sama lain; C mengikat hanya dengan G, dan mengikat hanya dengan U.
Penyelidik menambah nukleobase (A, C, G dan U) supaya mereka boleh mengikat templat dan dengan itu memperluaskan sekeping pendek, primer. Keputusan menunjukkan bahawa, dengan ramuan dari RNA moden, tindak balas tidak berfungsi dengan cepat untuk RNA membentuk dan meniru tanpa kesilapan.
Tetapi, para penyelidik menambah satu lagi bahan kimia, dipanggil inosine, ke dalam campuran, bukan molekul berasaskan guanine. Selepas itu, para penyelidik terkejut mendapati bahawa RNA boleh membentuk dan meniru sedikit lebih tepat daripada yang dilakukan dalam campuran dengan guanine.
Campuran ini tidak menyebabkan apa yang disebut "bencana kesilapan," yang bermaksud bahawa mutasi atau kesilapan rawak dalam replikasi kekal di bawah ambang, memastikan ia dapat dihapuskan sebelum terkumpul.
"Fakta yang mengatasi masalah bencana kesilapan merupakan ujian penting yang penting," kata David Deamer, ahli biologi di University of California, Santa Cruz, yang bukan sebahagian daripada kajian itu. Satu-satunya kisahnya adalah tuntutan bahawa inosin adalah lebih munasabah dalam membuat RNA primitif daripada asas alternatif lain, kata Deamer. Beliau tidak memikirkan asas-asas lain harus dikecualikan, kerana "ini adalah tuntutan yang agak luas ... berdasarkan tindak balas kimia yang sangat spesifik," kata Deamer kepada Sains Hidup
Tetapi kerana inosin boleh diperoleh dengan mudah dari pasangan asas lain, adenine, ia menjadikan proses kehidupan yang lebih awal "lebih mudah" daripada jika anda perlu membuat guanine dari awal, kata John Sutherland, penyelidik ke dalam asal-usul kimia biologi molekul di MRC Makmal Biologi Molekul di UK, yang bukan sebahagian daripada kajian sama ada.
Penemuan itu memecahkan "kebijaksanaan konvensional yang inosine tidak boleh berguna," Sutherland memberitahu Live Science. Inosine telah memperoleh reputasi ini kerana ia berfungsi dengan sangat spesifik dalam bentuk RNA yang dipanggil pemindahan RNA, yang mendekodkan maklumat genetik.
Inosine dianggap "goyah," atau mengikat kepada pelbagai pasangan asas dan bukannya satu. Itu akan menjadikannya molekul yang kurang baik untuk memberikan arahan yang unik untuk membentuk RNA baru, kerana tidak akan ada arah yang jelas untuk apa yang dapat diikat oleh inosine. Dan sebagainya, "kita banyak berfikir bahawa itu adalah harta benda inosin yang wujud," kata Sutherland. Tetapi kajian ini menunjukkan bahawa inosin, dalam konteks awal dunia di mana RNA pertama kali muncul, tidak tergelincir, tetapi sebaliknya pasangan yang dipercayai dengan cytosine, katanya.
"Ini semua masuk akal sekarang, tetapi berdasarkan hasil yang lebih lama, kami tidak mengharapkan inosine berfungsi seperti yang dilakukan," kata penulis senior kajian Jack Szostak, seorang profesor kimia dan biologi kimia di Harvard University, yang juga seorang pemenang Hadiah Nobel.
Szostak dan pasukannya kini cuba untuk mengetahui bagaimana RNA primitif mungkin berbeza dengan RNA moden - dan bagaimana ia akhirnya berubah menjadi RNA moden. Juga, kebanyakan makmal mereka memberi tumpuan kepada bagaimana molekul RNA ditiru sebelum enzim berkembang. (Enzim adalah protein yang mempercepat tindak balas kimia.)
"Ini satu cabaran besar," kata Szostak kepada Live Science. "Kami telah banyak membuat kemajuan, tetapi masih terdapat teka-teki yang tidak dapat diselesaikan."
Sutherland juga menyatakan bahawa bidang ini biasanya bergerak dari "hipotesis dunia RNA" murni menjadi satu yang melihat lebih banyak komponen dicampur ke dalam kawah yang mencipta kehidupan. Ini termasuk lipid, peptida, protein dan sumber tenaga. Beliau menambah bahawa dalam fikiran para penyelidik, "Ia adalah dunia RNA kurang purist daripada dulu."
