Istraživači Londonskog univerzitetskog koledža su sproveli novu studiju koja sugeriše da su se dva ključna sastojka života – ribonukleinska kiselina (RNK) i aminokiseline – mogli spontano povezati u uslovima koji su postojali na ranoj Zemlji pre oko četiri milijarde godina. Ova otkrića predstavljaju značajan korak ka razumevanju nastanka života na našem planetu.
Aminokiseline su osnovni gradivni blokovi proteina, koji su neophodni za gotovo sve biološke procese, ali se sami ne mogu replicirati ili proizvoditi bez instrukcija koje obezbeđuje RNK. RNK, blizak hemijski rođak DNK, igra ključnu ulogu u sintezi proteina. U ovoj studiji, objavljenoj u časopisu Nature, istraživači su uspeli hemijski povezati aminokiseline sa RNK u uslovima koji su mogli postojati na ranoj Zemlji, što nije bio slučaj od ranih 1970-ih godina.
Glavni autor studije, profesor Metju Pauer, naglašava da je razumevanje sinteze proteina ključno za objašnjenje nastanka života. „Naša studija predstavlja veliki korak napred, jer pokazuje kako je RNK možda prvi put preuzela kontrolu nad sintezom proteina“, izjavio je Pauer. On objašnjava da današnji oblici života koriste složeni molekulski aparat, ribozom, za sintezu proteina, a da je ovaj proces zahtevao hemijska uputstva zapisana u RNK.
Raniji pokušaji povezivanja aminokiselina sa RNK koristili su visoko reaktivne molekule koje su se razlagale u vodi i izazivale međusobne reakcije, što je ometalo proces. Istraživači su u ovoj novoj studiji koristili blaži pristup, aktivirajući aminokiseline pomoću tioestara, hemijskog jedinjenja koje se smatra ključnim u mnogim biološkim procesima.
Profesor Pauer napominje da se studija može smatrati spajanjem dve istaknute hipoteze o poreklu života – „svet RNK“, u kojem se samoreplikaciona RNK smatra osnovom života, i „svet tioestara“, gde se tioestri vide kao izvor energije za najranije oblike života. Tioestri se formiraju kada aminokiseline reaguju sa jedinjenjem koje sadrži sumpor, poznatim kao pantetein, a prethodna istraživanja su pokazala da se pantetein može sintetisati u uslovima sličnim onima na ranoj Zemlji.
Sledeći korak u istraživanju je utvrđivanje kako RNK sekvence mogu vezivati specifične aminokiseline, što bi omogućilo RNK da počne kodirati uputstva za sintezu proteina. To bi predstavljalo ključnu tačku u razvoju genetskog koda. „Postoji mnogo izazova koje treba prevazići pre nego što u potpunosti razjasnimo poreklo života, ali najuzbudljiviji ostaje poreklo sinteze proteina“, dodaje Pauer.
Dr Đoti Sing, glavna autorka studije, izjavila je da će jednog dana hemičari moći da koriste jednostavne molekule kao „Lego kockice“ kako bi stvorili složenije strukture poput samoreplicirajućih molekula. Ovaj rad približava taj cilj, jer pokazuje kako su dva osnovna hemijska elementa – aktivirane aminokiseline i RNK – mogla da izgrade peptide, kratke lance aminokiselina bitne za život.
Ono što je posebno značajno jeste da je aktivirana aminokiselina korišćena u ovoj studiji, upravo tioestar, tip molekula koji nastaje iz koenzima A, jedinjenja prisutnog u svim živim ćelijama. Ovo otkriće može potencijalno povezati metabolizam, genetski kod i izgradnju proteina.
Iako se rad fokusira na hemiju, istraživači ističu da su reakcije koje su demonstrirali mogle da se odvijaju u barama ili jezerima na ranoj Zemlji. U ovim uslovima, koncentracije hemikalija bi bile dovoljno visoke da omoguće procese koje su proučavali. Reakcije su bile praćene različitim tehnikama, uključujući magnetnu rezonancu i masenu spektrometriju, što ukazuje na sofisticiranost istraživanja.
Ovaj rad je finansiran od strane Saveta za inženjerske i fizičke nauke, Fondacije Simons i Kraljevskog društva, što dodatno osnažuje njegovu značajnost u naučnoj zajednici.
