Spontán is létrejöhetett a DNS

Négymilliárd évvel ezelőtt a DNS-szerű molekuláris töredékek önrendezési képességei elegendők lehettek az ismétlődő kémiai láncokba való rendeződéshez, ezáltal a primitív élet alapjaivá váláshoz, állapította meg egy nemzetközi tudóscsoport.

Míg az ősi ásványi képződmények tanulmányozásából egyértelműen nyomon követhető a baktériumok 3,5-3,8 milliárd évvel ezelőtti evolúciója, továbbra is rejtély, mi előzte meg ezeknek az egysejtűeknek a kialakulását. Az amerikai Colorado Egyetem, valamint az olasz Milánói Egyetem együttműködéséből született felfedezés egy új forgatókönyvet vázol fel az élő organizmusok építőelemei, a nukleinsavak nem biológiai eredetével kapcsolatban, magyarázta Noel Clark, a Colorado Egyetem fizika professzora.

Az 1980-as évek elején fedezték fel, hogy RNS-molekulák enzimként működhetnek, elvezetve az „RNS-világ” koncepcióhoz. Egy másolást végző RNS-molekula, amennyiben képes saját magát lemásolni, akkor egy fehérjeenzim – DNS örökítőanyag-rendszer helyett egy RNS-enzim – RNS örökítőanyag-rendszer is elegendő. Sőt, transzlációra sincs szükség: az RNS-molekula másolása egyrészről szaporítja az örökítőanyagot, másrészről előállítja az enzimet. A kezdeti élet tehát nem volt más, mint a környezetben elérhető egyszerűbb molekulákból más láncok szintetizálására képes RNS láncok halmaza. Bár ma az élet eredetét kutatók már egyetértenek abban, hogy az RNS lánc túl speciális ahhoz, hogy véletlenszerű kémiai reakciók eredménye legyen, Clark szerint felfedezésük életképes alternatívát adhat.

Munkatársaival demonstrálta, hogy mindössze néhány nanométer hosszú DNS darabkák spontán önrendeződése szabályos folyadékkristályokba képes kémiai kötések létrehozására, hosszabbakká téve a rövid DNS láncokat mindenféle biológiai mechanizmus nélkül. A folyadékkristályok az anyag azon formái, melyek tulajdonságai a hagyományos folyadékok és a szilárd kristályok között helyezkednek el - egy folyadékkristály lehet folyékony, de molekuláinak elrendeződése mégis a kristályokéra hasonlít. "Megfigyeléseink arra utalnak, ami a korai Földön történhetett az első DNS-szerű molekuláris töredékek megjelenésekor" - mondta Clark.

A kutatócsoport éveken át tanulmányozta a hipotézist mely szerint a DNS megjelenése a korai Földön saját strukturális tulajdonságainak és önrendező képességének köszönhető. Az RNS előtti világban a nukleinsavak (DNS és RNS) töredékeinek spontán önszerveződése szolgálhatott a nagyszámú ismétlődő egységből álló polimerekbe rendeződés sémájaként. "Az új felfedezése bebizonyítja, hogy megfelelő kémiai körülmények között a kis DNS töredékek spontán önszerveződése nagyban kedvez a hosszabb polimerekhez szükséges kötéseknek, ezáltal egy RNS előtti utat biztosít az RNS-világnak" - mondta Clark.