Откривено је да ланац РНК дуг само 45 нуклеотида изводи две кључне реакције потребне за саморепликацију. Молекул, који је врста РНК ензима, нуди примамљив траг за разумевање порекла живота, односно како је нежива хемија на пребиотској Земљи почела да се самореплицира и развија.
„Две реакције се не дешавају узастопно или у једном лонцу, тако да још увек нисмо у фази саморепликације“, објашњава водећи истраживач Едуоардо Гианни који је водио рад са колегама у лабораторији Филипа Холигера на Универзитету Кембриџ у Великој Британији. „Оно што описујемо је самосинтеза – способност РНК да копира и саму себе и синтетизује свој комплементарни ланац који кодира. Ниједна од ових реакција није раније демонстрирана помоћу рибозима полимеразе.’
Рибозими полимеразе, нека врста РНК ензима, обезбеђују есенцијалну каталитичку машинерију за хипотезу РНК света. Ова теорија предлаже да су молекули РНК настали из хемијске супе и развили способност и да кодирају генетске информације и да катализују реакције за саморепликацију у протоћелијама пре него што су ДНК и протеини еволуирали.
Рибозими полимеразе не постоје у познатим облицима живота, али научници су их створили у лабораторији. Познато је да катализују синтезу других молекула РНК, што указује на њихову кључну улогу у настанку живота. Међутим, рибозими обично имају дуге секвенце нуклеотида и сложене структуре преклапања, због чега је мало вероватно да би могли да се копирају или да се спонтано појаве на пребиотској Земљи.
Према Ђанију, студије о рибозимима полимеразе никада нису успеле да покажу саморепликацију. Научници су претпоставили да су комплексна пребиотичка хемија и неензимска репликација сигурно омогућили настанак великих и сложених рибозима.
„Одлучили смо да направимо скок у мрак и да видимо да ли можемо да добијемо нову линију полимеразе рибозима која би могла имати веће шансе за саморепликацију“, каже Ђани. Користећи технике усмерене еволуције на колекцији од једног трилиона насумичних РНК секвенци, стигли су до рибозима дугог 45 нуклеотида, названог КТ45.
Експерименти у еутектичком леду – бљузгавој мешавини воде и соли за коју се показало да промовише активност полимеразе и представља прихватљиво окружење на пребиотској Земљи – открили су да КТ45 може катализирати синтезу свог комплементарног ланца и такође се копирати. Међутим, за копије је било потребно 72 дана да се добије принос од само 0,2%.
„То је невероватно споро“, коментарише Давид Лиллеимолекуларни биолог који истражује рибозиме на Универзитету Данди у Великој Британији. „Али ово је добар корак низ пут ка доказу принципа, који показује критични елемент потребан за веродостојност хипотезе о свету РНК.“
У сценарију за свет РНК, краћи ланци РНК би били много бројнији од дужих. У међувремену, претходни лабораторијски експерименти који су тестирали спонтану полимеризацију РНК постигли су дужине од око 20 нуклеотида, који би затим могли да се рекомбинују да би формирали РНК дужине КТ45, објашњава Ђани.
„То значајно снижава границу која се мора постићи неензимски пре него што започне репликација катализована рибозимом“, каже Ђани. „Ако је ово пут потребан да би се живот појавио, то заузврат утиче на укупну вероватноћу да ће живот спонтано настати из чисте хемије, за коју можемо проценити да је већа него раније.“
Идући даље, Ђани каже да тим жели да спроведе две реакције у једном лонцу и затвори циклус саморепликације. „Такође желимо да побољшамо приносе до тачке у којој систем може да се одржи, да расте и почне да се развија“, додаје Ђани.
