Hoe het leven meer dan 3,5 miljard jaar geleden op aarde is ontstaan ​​uit niet-levende chemicaliën, is een nog steeds onbeantwoorde vraag. De RNA-wereldhypothese gaat ervan uit dat RNA-biomoleculen in deze tijd belangrijke spelers waren omdat ze genetische informatie bevatten en als enzymen werken. Echter, een vereiste voor RNA-activiteit is dat er een bepaald aantal moleculen is die dicht genoeg bij elkaar in de buurt zijn. Dit zou mogelijk zijn als RNA zich in een compartiment zou bevinden, zoals membraanloze microdruppeltjes (coacervaten). Onderzoekers van het Max Planck Instituut voor Moleculaire Celbiologie en Genetica in Dresden en het Max Planck Instituut voor Biochemie in Martinsried hebben voor het eerst aangetoond dat eenvoudig RNA actief is in membraanloze microdruppeltjes. het mogelijk maken van een geschikte omgeving voor het begin van het leven.

De RNA-wereldhypothese gaat ervan uit dat het leven voortkomt uit zelfreplicerend RNA, een biomolecuul dat aanwezig was vóór de evolutie van DNA en eiwitten. Echter, onderzoekers gaan ervan uit dat op een vroege planeet aarde de concentraties van RNA en hun bouwstenen mogelijk te verdund zijn geweest om een ​​reactie te laten plaatsvinden. Daarom, de verstrooide RNA-moleculen die nodig waren om een ​​weg naar elkaar te vinden om een ​​reactie te creëren en het leven te beginnen. Geschikte plaatsen voor het ophopen van RNA zouden in compartimenten kunnen zijn. Compartimenten kunnen worden gevormd met een membraan zoals de cel of zonder een membraan waar moleculen gemakkelijk kunnen uitwisselen met hun omgeving. Membraanloze compartimenten kunnen worden gevormd door fasescheiding van tegengesteld geladen moleculen, een proces dat vergelijkbaar is met het scheiden van oliedruppels in water.

In hun studie hebben de onderzoekers bewezen voor het eerst dat RNA actief is in zulke membraanloze microdruppeltjes, ter ondersteuning van een eerdere hypothese dat coacervaten fungeren als protocellen en daarom een ​​voorloper kunnen zijn van de cel die vandaag bestaat. Het vermogen van coacervaten om RNA te accumuleren zou hebben geholpen om het verdunningsprobleem van biomoleculen te overwinnen en een geschikte omgeving bieden voor reacties met elkaar. Verder, deze membraanloze druppeltjes maken vrije overdracht van RNA tussen de druppeltjes mogelijk. Dr. Björn Drobot, de eerste auteur van deze studie, legt uit:"Een van de echt opwindende dingen is dat we hebben aangetoond dat coacervaten fungeren als een gecontroleerd genetisch overdrachtssysteem, waarin kortere RNA-stukken tussen druppeltjes kunnen pendelen, terwijl langere stukken in de ontvangende microdruppel worden opgesloten. Op deze manier, deze protocellen (coacervaten) hebben het vermogen om genetische informatie over te dragen tussen andere protocellen, wat een belangrijk criterium zou zijn geweest voor het starten van het leven."

Die bevindingen tonen aan dat membraanloze microdruppeltjes gunstig zijn voor een selectieve accumulatie van RNA. Dr. Dora Tang, die het project leidde, wijst erop:"Een Russische wetenschapper (Oparin) stelde in de jaren twintig de hypothese op dat coacervaatdruppels de eerste compartimenten op aarde zouden kunnen zijn en bestonden voordat cellen met een membraan zich ontwikkelden. Ze bieden een manier voor biomoleculen om zich te concentreren, creëren het eerste leven op aarde. De studie van mijn laboratorium draagt ​​bij aan een oeuvre van ons en anderen waar er steeds meer bewijs is dat coacervaten interessante systemen zijn voor compartimentering in de oorsprong van levensstudies, evenals studies in moderne biologie en synthetische biologie."