(Ktsimage/iStock/Getty Images Plus) Wie das Leben auf der Erde entstand, bleibt bestehen faszinieren Wissenschaftler , aber es ist nicht einfach, Milliarden von Jahren in die Vergangenheit zu blicken. Jetzt mehren sich die Beweise für eine relativ neue Hypothese darüber, wie das Leben begann: mit einer sehr präzisen Mischung aus RNA und DNA.
RNA Und DNA Beide bestimmen den genetischen Aufbau allen biologischen Lebens, wobei die DNA als genetischer Bauplan und die RNA als Bauplanleser oder -dekodierer fungiert. Lange Zeit wurde angenommen, dass sich die RNA zuerst auf der Erde entwickelte und die DNA sich erst danach entwickelte – doch immer mehr Hinweise deuten darauf hin, dass sie möglicherweise gleichzeitig entstanden sind und beide an der Entstehung des Lebens auf dem Planeten beteiligt waren.
Eine Studie aus dem Jahr 2021 untermauerte diese Idee, indem sie erklärte, wie die einfache Verbindung funktioniert Diamidophosphat (DAP) – das möglicherweise schon vor dem Leben auf der Erde existierte – kann DNA-Bausteine, sogenannte Desoxynukleoside, zu grundlegenden DNA-Strängen zusammenfügen.
„Diese Entdeckung ist ein wichtiger Schritt hin zur Entwicklung eines detaillierten chemischen Modells der Entstehung der ersten Lebensformen auf der Erde.“ sagte der Chemiker Ramanarayanan Krishnamurthy gründen Scripps Research in Kalifornien im Januar 2021.
Die Ergebnisse verleihen der Idee Glaubwürdigkeit, dass sowohl DNA als auch RNA gemeinsam aus der gleichen Art chemischer Reaktionen zu Beginn des Lebens auf unserem Planeten entstanden sind und dass die ersten selbstreplizierenden Moleküle Mischungen dieser beiden Nukleinsäuren gewesen sein könnten – nicht nur RNA, wie im etablierteren „ RNA-Welt ' Hypothese.
Eines der großen Probleme bei der Vorstellung, dass RNA allein das Leben auf der Erde hervorgebracht hat, ist, wie RNA den notwendigen Selbstreplikationsprozess durchlaufen konnte – RNA erfordert normalerweise Enzyme zur Spaltung, die sich nach der RNA entwickelt haben.
Nach allem, was wir bisher wissen, scheint es, dass RNA dies getan hat eine Art helfende Hand im Ingenieurleben – und die neuesten Experimente zeigen, dass es durchaus DNA gewesen sein könnte, die „chimäre“ Molekülstränge erzeugt, die sich leichter trennen lassen als RNA allein.
Die von den Forschern durchgeführten Labortests simulierten, was vor den Anfängen des Lebens auf der Erde passiert sein könnte, und zeigen, wie DAP möglicherweise grundlegende DNA gebildet haben könnte, ganz ähnlich wie RNA aus chemischen Bausteinen zusammengesetzt werden kann.
„Zu unserer Überraschung stellten wir fest, dass die Verwendung von DAP zur Reaktion mit Desoxynukleosiden besser funktioniert, wenn die Desoxynukleoside nicht alle gleich sind, sondern Mischungen aus verschiedenen DNA-Buchstaben wie A und T oder G und C sind, wie echte DNA.“ sagte der Chemiebiologe Eddy Jiménez , von Scripps Research.
Wir werden vielleicht nie sicher wissen, ob die DNA der RNA dabei geholfen hat, die ersten Lebensformen auf unserem Planeten zu bilden, wenn man bedenkt, dass dies vor Milliarden von Jahren geschah, aber unser Verständnis dieser Prozesse entwickelt sich weiter.
Die Forschung ist nicht nur im Hinblick auf ihre Beziehung zu den Ursprüngen des Lebens nützlich – Einblicke in die RNA-DNA-Beziehung können eine ganze Reihe von Anwendungen in der modernen Chemie und Biologie haben.
„Da wir nun besser verstehen, wie eine Urchemie die ersten RNAs und DNAs hätte herstellen können, können wir damit beginnen, sie auf Mischungen aus Ribonukleosid- und Desoxynukleosid-Bausteinen anzuwenden, um zu sehen, welche chimären Moleküle gebildet werden – und ob sie sich selbst replizieren und weiterentwickeln können.“ ' sagte Krishnamurthy .
Die Forschung wurde veröffentlicht in Angewandte Chemie .
Eine Version dieses Artikels wurde erstmals im Januar 2021 veröffentlicht.