Sciencemag.cz
Doporučujeme
Jak známo, při úvahách o vzniku života je třeba nějak vyřešit otázku současné duality DNA a proteinů – genetického kódu a výkonného hardwaru. Co bylo dříve? Hypotéza RNA světa předpokládá, že „první živou entitou“ byla RNA, fungující současně jako informační médium i jako enzym. Podpora pro tuto teorii je velmi přesvědčivá; nevyplývá z toho ale, jakou měl svět RNA přesně podobu (například: byl opravdu „výhradní“, bez proteinů?).
Na Salk Institute nyní vyvinuli enzym na bázi RNA, který dokáže vytvářet přesné kopie dalších funkčních vláken RNA a zároveň umožňuje, aby v průběhu času vznikaly nové varianty molekuly. Tedy vlastně je zde k dispozici vše, co je potřebné pro biologickou evoluci. Jak uvádí průvodní tisková zpráva, výsledky také vědce posunují o krok blíže k opětovnému vytvoření života na bázi RNA v laboratoři.
Na Salk Institute cca 10 let v laboratoři zkoumali ribozymy (ribozym – RNA s enzymatickou aktivitou) RNA polymerázy (molekuly RNA, které mohou vytvářet kopie jiných řetězců RNA) a pomocí řízené evoluce vytvářeli nové verze schopné replikovat větší molekuly. Tyto ribozymy však nebyly schopny kopírovat sekvence s dostatečně vysokou přesností. Během mnoha generací se do sekvence vnese tolik chyb, že výsledná vlákna RNA se již nepodobají původní sekvenci a zcela ztratí svou funkci.
Nejnovější ribozym RNA polymerázy vyvinutý v laboratoři ale obsahuje řadu zásadních mutací, které mu umožňují kopírovat vlákno RNA s mnohem vyšší přesností.
V prováděných experimentech je kopírovaným vláknem RNA „kladívková hlava“ (hammerhead), malá molekula, která štěpí jiné molekuly RNA. Vědci zjistili, že nový ribozym RNA polymerázy nejenže přesně kopíruje funkční kladívka, ale postupem času se začaly objevovat i jejich nové varianty. Tyto nové varianty fungovaly podobně, ale jejich mutace usnadňovaly replikaci, což zvyšovalo jejich evoluční zdatnost a vedlo k tomu, že nakonec v laboratorní populaci kladívek převládly.
„Nová zjištění zdůrazňují zásadní význam věrnosti replikace pro umožnění evoluce. Přesnost kopírování RNA polymerázy musí přesáhnout kritickou hranici, aby se zachovala dědičná informace po více generací, a tato hranice se musela zvyšovat s tím, jak se zvětšovala velikost a složitost vyvíjejících se RNA,“ praví průvodní tisková zpráva.
Cílem výzkumu je vyvíjet na systém stále větší selekční tlak, aby vznikaly výkonnější polymerázy a nakonec se podařilo vytvořit RNA polymerázu, která se dokáže replikovat sama. To by znamenalo počátek autonomního života RNA v laboratoři, což by se podle autorů studie mohlo podařit během příštího desetiletí.
RNA-catalyzed evolution of catalytic RNA, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2321592121. doi.org/10.1073/pnas.2321592121
Zdroj: Salk Institute / Phys.org
Poznámka PH: Je to celé fascinující (pro mě alespoň) a takový výsledek se snad i podaří. Ale z toho nijak nevyplývá, že takto vypadal počátek pozemského života, ba o tom i krajně pochybuji (asi jako že biologická evoluce nezačala takovouto „čistou abstrakcí“ ve formě RNA, ale byla od počátku zbastlená, s proteiny, s anorganickými enzymy na bázi kovů…).
a proc tedy vznikla i dna? kvuli stabilite udrzeni informace?
ano, takto se to vyklada alespon. DNA je chemicky stabilnejsi, zejmena v podobe te dvousroubovice (coz muze delat i RNA, ale neni to jeji preferovana forma, snad). nema enzymatickou aktivitu (nevi se o tom, ze by mela). mozna abstraktneji pojato, ze dava smysl oddelit „informaci/data“ od hardwaru…?