Onze prehistorische aarde, gebombardeerd met asteroïden en bliksem, vol met borrelende geothermische zwembaden, lijkt vandaag misschien niet gastvrij. Maar ergens in de chemische chaos van onze vroege planeet, het leven is ontstaan. Hoe? Al decenia, wetenschappers hebben geprobeerd miniatuurreplica's van de baby-aarde in het laboratorium te maken. Daar, ze jagen op de oer-ingrediënten die de essentiële bouwstenen voor het leven hebben gecreëerd.

Het is aantrekkelijk om ons oorsprongsverhaal na te jagen. Maar dit streven kan meer opleveren dan alleen spanning. Kennis van hoe de aarde haar eerste cellen bouwde, zou onze zoektocht naar buitenaards leven kunnen ondersteunen. Als we de ingrediënten en de omgeving identificeren die nodig zijn om spontaan leven op te wekken, we zouden kunnen zoeken naar vergelijkbare omstandigheden op planeten in ons universum.

Vandaag, veel van het onderzoek naar de oorsprong van het leven richt zich op één specifieke bouwsteen:RNA. Terwijl sommige wetenschappers geloven dat het leven werd gevormd uit eenvoudiger moleculen en pas later geëvolueerd RNA, anderen zoeken naar bewijs om te bewijzen (of te weerleggen) dat RNA eerst werd gevormd. Een complex maar veelzijdig molecuul, RNA slaat genetische informatie op en verzendt deze en helpt bij het synthetiseren van eiwitten, waardoor het een capabele kandidaat is voor de ruggengraat van de eerste cellen.

Om deze "RNA-wereldhypothese te verifiëren, "Onderzoekers staan ​​voor twee uitdagingen. Ten eerste, ze moeten identificeren welke ingrediënten reageerden om de vier nucleotiden van RNA te creëren:adenine, guanine, cytosine, en uracil (A, G, C, en jij). En, tweede, ze moeten bepalen hoe RNA genetische informatie heeft opgeslagen en gekopieerd om zichzelf te repliceren.

Tot dusver, wetenschappers hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt bij het vinden van voorlopers van C en U. Maar A en G blijven ongrijpbaar. Nutsvoorzieningen, in een paper gepubliceerd in PNAS , Jack W. Szostak, Hoogleraar Scheikunde en Chemische Biologie aan de Harvard University, samen met eerste auteur en afgestudeerde student Seohyun (Chris) Kim suggereren dat RNA zou kunnen zijn begonnen met een andere set nucleotidebasen. In plaats van guanine, RNA had kunnen vertrouwen op een surrogaat - inosine.

"Onze studie suggereert dat de vroegste vormen van leven (met A, jij, C, en I) kan zijn ontstaan ​​uit een andere reeks nucleobasen dan die gevonden in het moderne leven (A, jij, C, en G), " zei Kim. Hoe zijn hij en zijn team tot deze conclusie gekomen? Lab probeert A en G te maken, op purine gebaseerde nucleotiden, produceerde te veel ongewenste bijproducten. Onlangs, echter, onderzoekers ontdekten een manier om versies van adenosine en inosine - 8-oxo-adenosine en 8-oxo-inosine - te maken van materialen die beschikbaar zijn op de oeraarde. Dus, Kim en zijn collega's wilden onderzoeken of RNA dat met deze analogen is geconstrueerd, efficiënt kon repliceren.

Maar, de wisselspelers hebben niet gepresteerd. Als een cake gebakken met honing in plaats van suiker, het eindproduct kan er hetzelfde uitzien en smaken, maar het werkt niet zo goed. De honingkoek verbrandt en verdrinkt in vloeistof. Het 8-oxo-purine RNA presteert nog steeds, maar het verliest zowel de snelheid als de nauwkeurigheid die nodig is om zichzelf te kopiëren. Als het te langzaam repliceert, het valt uit elkaar voordat het proces is voltooid. Als het te veel fouten maakt, het kan niet dienen als een betrouwbaar hulpmiddel voor voortplanting en evolutie.

Ondanks hun matige prestaties, de 8-oxo-purines brachten een onverwachte verrassing. Als onderdeel van de proef wordt het team vergeleek de capaciteiten van 8-oxo-inosine met een controle, inosine. In tegenstelling tot zijn 8-oxo-tegenhanger, inosine stelde RNA in staat om met hoge snelheid en met weinig fouten te repliceren. Het "blijkt redelijke snelheden en betrouwbaarheid te vertonen in RNA-kopieerreacties, " concludeerde het team. "Wij stellen voor dat inosine in de vroege opkomst van het leven als surrogaat voor guanosine had kunnen dienen."

De ontdekking van Szostak en Kim zou kunnen helpen de RNA-wereldhypothese te onderbouwen. Op tijd, hun werk zou de primaire rol van RNA in ons oorsprongsverhaal kunnen bevestigen. Of, wetenschappers zouden kunnen ontdekken dat de vroege aarde meerdere wegen bood om leven te laten groeien. Eventueel, gewapend met deze kennis, wetenschappers kunnen andere planeten identificeren die de essentiële ingrediënten bevatten en bepalen of we dit universum delen of zijn, inderdaad, alleen.