Sciencemag.cz
Related Articles
Hypotéza světa RNA je poměrně široce přijímána. RNA předcházela v roli replikátoru DNA, možná se obešla i bez proteinů a dokázala se kopírovat sama díky svým katalytickým schopnostem.
Nicméně se ukázalo, že replikace vláken RNA v laboratoři jednoduchým způsobem (tj. takovým, jenž bychom mohli předpokládat na počátku života) je obtížná. Vlákna RNA se spojují do dvojité šroubovice, která jejich replikaci blokuje. Podobně jako suchý zip se těžko rozpojují a rychle se zase slepují, takže na jejich kopírování nezbývá čas.
Autoři nové studie uvádějí, že tento problém překonali použitím třípísmenných (tripletových) stavebních bloků RNA ve vodě, přidáním kyseliny a dodávkou tepla, které vlákna dvojité šroubovice oddělily. Poté roztok neutralizovali a zmrazili. V kapalných mezerách mezi krystalky ledu zjistili, že tripletové stavební bloky obalily vlákna RNA a zabránily jejich opětovnému spojení do dvojšroubovice – což umožnilo replikaci.
Opakované změny pH a teploty, které by se mohly vyskytovat v přírodě, umožnily rozmrazením a opětovným zahájením cyklu opakovanou replikaci RNA, přičemž vlákna RNA byla dostatečně dlouhá, aby mohla mít biologickou funkci a hrát roli při vzniku života.
Hlavní autor studie James Attwater (University College London) uvedl: „V biologii není žádná stopa po prvním replikátoru. Dokonce i jednobuněčný organismus, který je předkem veškerého známého života, poslední univerzální společný předek (LUCA), byl už poměrně složitý útvar a skrývá se za ním spousta evoluční historie, která je nám skryta. Náš nejlepší odhad je, že raný život byl řízen molekulami RNA. Velkým problémem této hypotézy však je, že se nám dosud nepodařilo přimět molekulu RNA, aby se replikovala způsobem, který by mohl fungovat před vznikem života. Nemůžeme se spoléhat na to, že to udělá složitý enzym, jak se to děje v dnešní biologii. Musí jít o nějaké mnohem jednodušší řešení. Měnící se podmínky, které jsme navrhli, se mohou vyskytovat přirozeně, například při nočních a denních teplotních cyklech nebo v geotermálním prostředí, kde se horké horniny setkávají s chladnou atmosférou. „Tripletové“ třípísmenné stavební bloky RNA, které jsme použili, se dnes v biologii nevyskytují, ale umožňují mnohem snazší replikaci. Nejstarší život se pravděpodobně značně lišil od všech forem života, které známe. Musel být dostatečně jednoduchý, aby mohl vzniknout z chemie rané Země.“
Podmínky, které autoři studie vytvořili, by mohly pravděpodobně napodobovat sladkovodní rybníky nebo jezera, zejména v geotermálním prostředí, kde se teplo z nitra Země dostávalo na povrch. K replikaci podle výše popsaných principů RNA by však nemohlo dojít v mrznoucí a rozmrzající slané vodě, protože přítomnost soli narušuje proces mrznutí a brání stavebním blokům RNA dosáhnout koncentrace potřebné k replikaci vláken RNA.
K vysoké koncentraci RNA sice může dojít také odpařováním, například louže při vysokých teplotách, ale molekuly RNA jsou při vyšších teplotách nestabilní a je pravděpodobnější, že se rozpadnou.
Na závěr průvodní tisková zpráva ovšem poněkud zpochybňuje možnost vzniku světa RNA a takového života v „čisté podobě“, to už vyžadovalo i peptidy, enzymy na jejich bázi, lipidy schopné oddělovat organismus od okolního prostředí apod.
James Attwater et al, Trinucleotide substrates under pH–freeze–thaw cycles enable open-ended exponential RNA replication by a polymerase ribozyme, Nature Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01830-y
Zdroj: University College London / Phys.org, přeloženo / zkráceno
Poznámky PH:
Řada věcí pro mě překvapujících, myslel jsem, že RNA preferuje jednovlákennou strukturu – eventuálně ne vlákno, ale chumáček, kde se kousky lepí s těmi cca komplementárními na jiném místě stejného vlákna (z hlediska logiky textu výše je to asi spíš jedno, protože obě uspořádání brání v replikaci čistě lineárního vlákna).
A také jsem si myslel, že problém RNA světa je hlavně v tom, že jsme prostě dosud nenašli RNA replikázu – která by v roli enzymu chytala nukleotidy a připojovala je k původnímu vláknu. Přitom by možná měla toto dělat pouze u vlákna, které by s ní bylo totožné. Atd.
Ad prostředí popsané v textu výše – to zrovna neladí s převažující hypotézou, že by život vznikal u horkých kuřáků. (Nebo tam by probíhala až fáze vzniku buňky a objevila se LUCA?)
