수십억 년 전에 생명이없고 소란스러운 지구의 분자들이 혼합되어 최초의 생명체를 형성했습니다. 얼마 후, 더 크고 똑똑한 삶의 방식은 자신의 시작을 이해하려고하는 실험실 실험에 어려움을 겪고 있습니다.
어떤 사람들은 단순한 분자 사슬에서 생명이 나왔다고 말하지만, 초기 화학 반응은 자기 복제 RNA를 형성한다고 말합니다. DNA의 친척 인 RNA는 유전자 정보의 디코더 또는 메신저 역할을합니다.
새로운 연구는 "RNA 세계 가설"로 알려진 RNA 아이디어에 대한 증거를 제공합니다. 그러나 초기 RNA의 적어도 하나의 성분은 현대 형태에서 발견되는 것과 다를 수 있으며, 한 과학자 그룹은 12 월 3 일에 국립 과학원 (National Academy of Sciences) 저널에 발표했다.
현대 RNA는 설탕과 인산염 골격과 함께 아데닌 (A), 사이토 신 (C), 구아닌 (G), 우라실 (U)이라는 4 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.
그러나 초기 RNA는 현대 형태의 일부가 아닌 하나의 핵 염기를 가지고 있었을 것입니다.
작은 플라스틱 튜브에서 연구원들은 pH 염기성 및 마그네슘 이온을 유지하기 위해 물, 약간의 소금, 완충액을 넣어 반응 속도를 높입니다. 이러한 조건은 민물 호수 나 연못, 분화구 호수 또는 옐로 스톤 국립 공원과 같은 화산 지역에서 발견되는 호수 나 수영장에서 발견되는 조건과 비슷합니다.
그런 다음 연구자들은 주형이라고 불리는 더 긴 RNA 조각에 부착 된 프라이머라고하는 작은 RNA 조각을 추가했습니다. 프라이머가 염기쌍을 통해 주형 RNA를 복사 할 때 새로운 RNA가 만들어집니다. 핵 염기는 서로 독특하게 일치합니다. C는 G에만 결합하고 A는 U에만 결합합니다.
연구원들은 핵 염기 (A, C, G, U)를 첨가하여 주형에 결합하여 더 짧은 단편 인 프라이머를 확장 할 수있게했습니다. 결과는 현대 RNA의 성분으로 인해 반응이 RNA가 오류없이 형성되고 복제하기에 충분히 빠르지 않았다는 것을 보여주었습니다.
그러나 연구원들은 구아닌 기반 분자 대신 이노신이라는 다른 화학 물질을 혼합물에 첨가했습니다. 그 후, 연구원들은 RNA가 구아닌과 혼합 된 것보다 약간 더 정확하게 형성되고 복제 될 수 있다는 사실에 놀랐습니다.
이 혼합은 소위 "오류 재앙"을 유발하지 않았으며, 이는 복제의 돌연변이 또는 임의의 실수가 임계 값 미만으로 유지되어 축적 전에 제거 될 수 있음을 의미합니다.
산타 크루즈 캘리포니아 대학의 생물학자인 데이비드 디머 (David Deamer)는“오류 재앙 문제를 극복한다는 사실은 중요한 중요성을 평가하는 중요한 시험”이라고 말했다. 그의 유일한 퀴즈는 이노신이 다른 대안 적 염기보다 원시 RNA를 만드는 데 더 타당하다는 주장이다. 그는 "이것은 상당히 구체적인 화학 반응에 근거한 상당히 광범위한 주장이다."라고 Deamer는 말했다.
그러나 이노신은 다른 염기쌍 인 아데닌에서 쉽게 추출 될 수 있기 때문에 구아닌을 처음부터 만들어야하는 것보다 삶을 더 쉽게 만들 수 있다고한다. 이 연구에 참여하지 않은 영국의 분자 생물학 연구소.
서덜랜드는 Live Science에 "이노신이 유용 할 수 없었던 기존의 지혜"를 깨뜨렸다. 이노신은 유전자 정보를 해독하는 트랜스퍼 RNA (transfer RNA) 라 불리는 RNA 형태로 매우 특정한 작업을 수행하기 때문에이 명성을 얻었습니다.
이노신은 단일 염기가 아닌 다양한 염기 쌍에 "흔들 리거나"결합하는 것으로 생각되었다. 이것은 이노신이 결합 할 수있는 것에 대한 명확한 지시가 없었기 때문에 새로운 RNA를 형성하기위한 고유 한 지시를 제공하기위한 빈약 한 분자가되었을 것이다. 그래서 서덜랜드는“우리 중 많은 사람들이 이노신의 고유 한 속성이라고 잘못 생각했다”고 말했다. 그러나이 연구는 RNA가 처음 등장한 초기 세계 상황에서 이노신이 흔들리지 않고 시토신과 안정적으로 짝을 이룬다 고 덧붙였다.
하버드 대학교의 화학 및 화학 생물학 교수 인 Jack Szostak은“이제 모든 것이 이제는 의미가 있지만 이전 결과를 바탕으로 이노신이 제대로 작동 할 것으로 기대하지는 않았다”고 말했다. 노벨상 수상자.
Szostak과 그의 팀은 이제 원시 RNA가 현대 RNA와 어떻게 다른지, 그리고 그것이 현대 RNA로 어떻게 바뀌 었는지 알아 내려고 노력하고 있습니다. 또한 실험실의 대부분은 효소가 진화하기 전에 RNA 분자가 어떻게 복제되는지에 초점을 맞추고 있습니다. 효소는 화학 반응 속도를 높이는 단백질입니다.
"이것은 큰 도전"Szostak은 Live Science에 말했다. "우리는 많은 진전을 이루었지만 여전히 해결되지 않은 퍼즐이 있습니다."
서덜랜드는 또한이 분야가 일반적으로 순수한 "RNA 세계 가설"에서 생명을 창출하는 가마솥에 더 많은 성분들이 혼합되어있는 것을 보게된다고 지적했다. 여기에는 지질, 펩타이드, 단백질 및 에너지 원이 포함됩니다. 그는 연구원들의 마음 속에 "이전보다 덜 순수한 RNA 세계"라고 덧붙였다.
