in 1924, De Russische biochemicus Alexander Oparin beweerde dat het leven op aarde zich ontwikkelde door geleidelijke chemische veranderingen van organische moleculen, in de "oersoep" die waarschijnlijk vier miljard jaar geleden op aarde bestond. Naar zijn mening, de complexe combinatie van levenloze moleculen, krachten bundelen in kleine olieachtige druppeltjes, levensvaardigheden kunnen aannemen - zelfreplicatie, selectie en evolutie. Deze ideeën werden met grote twijfel ontvangen, vandaag nog steeds van toepassing.

Dertig jaar later, toen de DNA-structuur werd ontcijferd, men realiseerde zich dat dit molecuul in staat is tot zelfreplicatie, schijnbaar het raadsel van de oorsprong van het leven oplossen zonder toevlucht te nemen tot de druppels van Oparin. Maar critici voerden aan dat het leven niet alleen replicators, maar ook enzymkatalysatoren om het metabolisme te regelen. Nog 30 jaar gingen voorbij voordat de ontdekking werd gedaan dat RNA, sleutelcomponent in informatieoverdracht van DNA naar eiwitten, kan ook een enzym zijn. Dit is hoe het concept van "RNA World" werd geboren, waarbij het leven begon toen de oersoep een ribozym baarde, die zowel het metabolisme kunnen repliceren als controleren.

Ondanks dat de twijfel bleef bestaan, omdat een replicerend ribosoom een ​​zeer complex molecuul is, met een verwaarloosbare kans op spontane verschijning in de soep. Dit leidde tot een alternatief concept:wederzijds katalytische netwerken, waardoor het kopiëren van volledige moleculaire ensembles. Dit idee weerspiegelt Oparin's evoluerende complexe combinatie van eenvoudige moleculen, elk met een grote kans om in de soep te verschijnen. Wat restte was het genereren van een gedetailleerd chemisch model dat een dergelijk verhaal zal helpen ondersteunen.

Prof. Doron Lancet en collega's van het Weizmann Institute of Science, Afdeling Moleculaire Genetica bedacht een dergelijk model. Eerst, het was nodig om het juiste type moleculen te identificeren, die samen kunnen groeien en effectief netwerken van wederzijdse interacties kunnen vormen, in lijn met de druppels van Oparin. Lancet voorgestelde lipiden, olieachtige verbindingen die spontaan de geaggregeerde membranen vormen die alle levende cellen omsluiten. Lipidebellen (blaasjes) kunnen net als levende cellen groeien en splijten. Zo heeft Lancet twee decennia geleden het concept "Lipid World" gegenereerd.

Om de aangeroepen moleculaire netwerken te analyseren, ze hebben instrumenten van systeembiologie en computationele chemie gebruikt, die het mogelijk maken om strengheid in het enigszins vluchtige concept van wederzijds katalytische netwerken te brengen.

Ze gaan eerst in detail in op de zeurende vraag hoe lipidenassemblages informatie kunnen opslaan en doorgeven van de ene generatie met groeisplitsing naar de andere. Ze komen met een tot nu toe zelden verkend idee dat wat wordt gepropageerd informatie over de compositie is, en laat door gedetailleerde computersimulaties zien hoe dit gebeurt. Verder, ze duiden op een diepe gelijkenis van een dergelijke samenstelling die kopieert met de manier waarop groeiende en prolifererende levende cellen hun epigenetische informatie bewaren, dat wat onafhankelijk is van DNA-replicatie.

In een zojuist verschenen artikel in de Tijdschrift van de Royal Society Interface . Lancet en collega's rapporteren een uitgebreid literatuuronderzoek, wat aantoont dat lipiden enzymachtige katalyse kunnen uitoefenen, vergelijkbaar met ribozymen. Dit is een eigenschap die cruciaal is voor het vormen van de onderlinge interactienetwerken. Vervolgens, de auteurs laten zien, met behulp van de tools van systeembiologie en computationele chemie, dat de olieachtige druppeltjes samenstellingsinformatie kunnen verzamelen en opslaan, en bij het ondergaan van splijting, de informatie doorgeven aan het nageslacht.

Op basis van het computermodel dat ze ontwikkelden, toonden de wetenschappers aan dat specifieke lipidensamenstellingen, genaamd "composomen", kan samenstellingsmutaties ondergaan, onderworpen zijn aan natuurlijke selectie als reactie op veranderingen in het milieu, en zelfs darwinistische selectie ondergaan. Prof. Lancet merkt op dat een dergelijk informatiesysteem, die gebaseerd is op samenstellingen en niet op de volgorde van chemische "letters" zoals in DNA, doet denken aan het domein van de epigenetica, waarbij eigenschappen onafhankelijk van de DNA-sequentie worden geërfd. Dit geeft geloof aan de veronderstelling van de wetenschappers dat het leven zou kunnen ontstaan ​​​​vóór de komst van DNA en RNA. In hun artikel schetsen ze in feite een chemisch pad dat leidt tot het verschijnen van genetisch materiaal in het kader van de olieachtige druppeltjes.

Lancets 'Lipid World'-concept hangt af van de vraag of er voldoende olieachtige 'waterhatende' moleculen in de oersoep waren. Hier ook, beschrijven de wetenschappers een uitgebreid literatuuronderzoek, volgens welke de kans groot is dat dergelijke moleculen op de vroege aarde aanwezig zijn. Deze conclusie werd versterkt door een zeer recente studie die aantoont dat Enceladus, een van de manen van Saturnus, heeft een subglaciale oceaan (oeroceaan) vol met "waterhatende" verbindingen, waarvan sommige druppeltjes van het type Lipid World zouden kunnen vormen. Prof. Lancet stelt dat deze bevindingen, samen met innovatieve modelgebaseerde berekeningen, laten zien dat de kans op het ontstaan ​​van leven relatief hoog is, inclusief de opwindende mogelijkheid dat Enceladus momenteel enkele vroege op lipiden gebaseerde levensvormen herbergt.