Újabb bizonyíték az RNS-világ mellett

Valószínűnek tűnik, hogy az élet kialakulásához vezető kémiai evolúció során az RNS-molekulák jelentek meg először, s ezek továbbfejlődése vezethetett a sokkal stabilabb DNS-molekulák kialakulásához. Az első sejtekben tehát az információtárolás szerepét az RNS tölthette be, és enzimekként is az RNS-molekulák szolgálhattak. Sok kutató azonban kételkedik abban, hogy valóban létezett ilyen RNS-világ. Angol kémikusoknak egy elegáns kísérlettel sikerült megcáfolni az RNS-világ léte ellen felhozott egyik jelentős ellenvetést.

Ribonukleotid szerkezete

John Sutherlandnek és munkatársainak a Manchesteri Egyetemen először sikerült laboratóriumban egyszerű vegyületekből létrehozniuk az RNS építőkövét, egy ribonukleotidot olyan körülmények között, amelyek feltehetően az ősi Földön is uralkodtak. Mint a londoni Imperial College kémikusa, Donna Blackmond elmondta, ez rendkívül erős bizonyíték az RNS-világ mellett. "Nem tudjuk, vajon ezek a kémiai lépések tükrözik-e a ténylegesen történteket, de e munka előtt erős kétség merült fel azzal kapcsolatban, hogy ez folyamat egyáltalán lejátszódhatott-e."

Az RNS ribonukleotidok láncából álló polimer molekula. A ribonukleotidok három jól elkülöníthető részből épülnek fel: egy ribóz nevű cukorból, egy foszfátcsoportból és egy bázisból, amely lehet pirimidin (citozin vagy uracil) vagy purin (guanin vagy adenin). Miközben a kémikusok azon tűnődtek, hogyan alakulhat ki spontán módon egy ilyen polimer, arra gondoltak, hogy valószínűleg az alegységek állnak össze először, majd ezek kapcsolódnak össze ribonukleotiddá. Ám még a laboratórium ellenőrzött atmoszférájában is kudarcot vallottak a ribóz és a bázis összekapcsolásával.

A manchesteri kutatóknak viszont most sikerült szintetizálniuk mindkét pirimidintartalmú ribonukleotidot. A megoldás az volt, hogy a kutatók nem önálló ribóz és bázis alegységeket hoztak létre. Sutherland csoportja egy olyan molekulát készített, amelynek váza a ribóz-bázis kapcsolódás szempontjából kulcsfontosságú kötést tartalmazott. Ezután további atomokat adtak körbe a vázhoz, amely végül ribonukleotiddá nyílt szét.

A végső lépés a foszfátcsoport hozzáadása. De a foszfát, noha csupán egy reagens a folyamat végső szakaszában, az egész szintézist befolyásolja. A savasság pufferelésével és katalizátorként viselkedve a megfelelő kötések kialakítására "ösztönzi" a kis szerves molekulákat.

Az RNS-szintézis korábbi próbálkozásai azon buktak meg, hogy a vegyészeknek nem sikerült összekapcsolniuk a ribózt és a bázist. Sutherlandnek és csoportjának köztes molekulák segítségével sikerült áthidalniuk az akadályt (a képre kattintva nagyobb ábra látható)

Noha Sutherland és csoportja bemutatta, hogy lehetséges fölépíteni kis molekulákból az RNS egy részét, az RNS-világ hipotézisének ellenzői azt mondják, hogy az RNS-molekula egészében túlságosan összetett ahhoz, hogy kialakulhatott volna a korai Föld geokémiai viszonyai között. "Az ilyesfajta kutatásokban nem a kémiában van a hiba. A hiba abban a logikában rejlik, mely szerint a kutatók által a modern laboratóriumokban alkalmazott kísérleti szabályozás jelen lehetett a korai Földön is" - fejti ki ellenvetését Robert Shapiro, a New York-i Egyetem kémikusa.

Végső soron a prebiotikus kémiával szemben fölmerülő legfőbb kifogás az, hogy semmilyen módon nem lehet igazolni a régmúltra vonatkozó hipotéziseket, bármilyen meggyőzőek legyenek is az egyes különálló kísérletek, mondja Steven Benner, aki szintén az élet keletkezésével kapcsolatos kémiai folyamatokat kutatja a floridai Alkalmazott Molekuláris Evolúciós Alapítványnál.

Sutherland azonban azt reméli, hogy a találékony szerves kémia olyan meggyőző RNS-szintézist tud produkálni, amely tényleges bizonyítékul szolgál. "Bízom abban, hogy sikerül valami olyan ütős összefüggéssel előhozakodni, amit az emberek kénytelenek lesznek elfogadni. Ez a további munkásságom célja."

Forrás: Nature News