Tækni & vísindi | mbl | 16.8.2016 | 13:24 | Uppfært 18:56

Nálgast uppruna lífsins með RNA-tilraunum

Teikning af RNA-þræði. mynd/Wikipedia

Vísindamönnum í Bandaríkjunum hefur tekist að búa til RNA-sameind sem getur afritað fjölda annarra RNA-sameinda. Tilraunir þeirra eru sagðar renna stoðum undir þá kenningu að RNA hafi verið undanfari DNA sem gagnabanki erfðaupplýsinga frumlífs jarðarinnar fyrir um fjórum milljörðum ára.

Þegar fruma býr til ákveðið prótín er viðeigandi erfðaefni (DNA) umritað í RNA (ríbósakjarnsýrur) sem svo eru notaðar sem forskrift til að mynda prótín úr erfðaupplýsingum. Upplýsingarnar eru geymdar varanlega í DNA-sameindum. Allar frumur þurfa því DNA, RNA og prótín til að geta vaxið og fjölgað sér og krefst framleiðsla hvers þeirra um sig hinna tveggja. Líffræðingar hafa hins vegar sett fram kenningar um að forfeður nútímafrumna hafi ekki verið háðir þessum víxltengslum, heldur einungis þurft RNA til að mynda prótín.

Ríbósakjarnsýrur eru taldar líklegar til að hafa verið fyrsta lífsameindin vegna þess að þær geta bæði geymt erfðaupplýsingar og virkað sem efnahvatar á viss efnahvörf. Vísindamenn telja að frumlíf jarðarinnar hafi verið nokkurs konar RNA-heimur þar sem RNA-sameindir stjórnuðu erfðafræði og lífefnafræði allra frumna án aðkomu DNA, að því er segir í tímariti Science.

Til þess hefðu RNA-sameindirnar þurft að geta afritað sjálfar sig. RNA nútímans getur hins vegar ekki afritað sjálft sig heldur er afritun DNA-sameindarinnar nauðsynleg til að mynda nýjar DNA-sameindir.

Mikilvæg uppgötvun fyrir kenningar um RNA-heim

Á 10. áratugnum tókst vísindamönnum að búa til afbrigði af RNA sem var fært um að búa til hluta af RNA-þráðum og hefur sú sameind verið þróuð frekar síðan. Nú hefur Gerald Joyce, efnafræðingi við Scripps-rannsóknastofnunina í Bandaríkjunum, og David Horning, aðstoðarmanni hans, tekist að gera kjarnsýruna fjölhæfari.

Í grein sem þeir rita í Proceedings of the National Academy of Sciences segja Joyce og Horning að RNA-ið geti afritað nánast hvaða RNA sem er, allt frá litlum efnahvötum til langra RNA-ensíma. Það er hins vegar enn ekki fært um að afrita sjálft sig.

„Þessi grein er mikilvæg uppgötvun í áframhaldandi tilraunum til að fullkomna RNA fyrst - líkanið af uppruna lífsins,“ segir Steven Benner efnafræðingur, sem sérhæfir sig í uppruna lífsins við Foundation for Applied Molecular Evolution í Flórída.

Benner segir þó langt í að hægt verði að staðfesta tilvist RNA-heimsins. Það hafi tekið efnafræðiheiminn aldarfjórðung að ná þessum árangri og það bendi til þess að mikilvægan hlekk vanti enn inn í myndina.

Takist vísindamönnum hins vegar að búa til RNA sem er fært um að afrita sjálft sig gætu þær sameindir orðið grunnurinn að fyrstu manngerðu örverunum sem notast aðeins við RNA til að geyma erfðaefni.