Het ‘moderne” RNA-polymerase (afb: WikiMedia Commons)

De theorie van de RNA-wereld over hoe het leven op aarde ontstaan is, is weer ietsje steviger in haar schoenen komen te staan. Proeven zouden hebben aangetoond hoe een RNA-enzym zich zou hebben kunnen verbeteren. Daardoor zou het erfgoed, dat in de DNA-wereld in RNA is opgeslagen, nauwkeuriger gekopieerd kunnen worden.
De theorie van de RNA-wereld is op het ogenblik de theorie met de meeste aanhangers over het ontstaan van leven op aarde. De theorie is aantrekkelijk omdat RNA in die theorie zowel de rol van enzym, in de huidige organismen is die rol door eiwitten overgenomen, als van ‘geheugen’ (nu DNA) vervult.
Nu is RNA op tal van fronten actief in een cel, met als bekendste rol die van het fungeren als mal voor eiwitten. Ribozymen, RNA-enzymen, zouden ook kleine eiwitten (peptiden) kunnen vormen, die ervoor zouden kunnen zorgen dat RNA gedupliceerd kan worden. Dat laatste is al aangetoond. Klein probleempje is dat die ribozymen veel fouten maken en maar korte stukken RNA kunnen kopiëren.

Dat kan uiteraard niet door de beugel, want zo’n systeem is niet levensvatbaar (denk ik=as dan). De onderzoekers rond Nikolaos Papastavrou van het Salkinstituut gingen echter van de veronderstelling uit dat op de een of ander manier die RNA-cel die hobbel heeft genomen.
Om erachter te komen of die veronderstelling klopt hebben de onderzoekers een ribozym eens wat nauwkeuriger bekeken: RNA-polymerase. Dat zou in de vroege cel in de RNA-wereld een sleutelrol hebben vervuld voor de vermeerdering van die cellen. Voor hun onderzoek gebruikten ze een zeer eenvoudige RNA-polymerase dat slechts korte stukjes RNA kan kopiëren en veel fouten maakt.

Vervolgens veranderden de onderzoekers stapsgewijs dat ribozym volgens de methode van de gerichte evolutie. Na verschillende rondes van mutaties en selecties ontstonden er varianten die steeds beter op hun taken waren toegesneden. Op een gegeven moment in de gerichte evolutie bleek een variant van RNA-polymerase ook langere RNA’s te kunnen kopiëren, alleen was het aantal miskopieën nogal groot, zo’n 10%.

Opmerkelijk

Opmerkelijk genoeg zorgden die fouten (veranderingen) in RNA er voor dat dat molecuul steeds beter voor zijn taken was geëquipeerd. Als de onderzoekers het oorspronkelijke RNA-polymerase weer gebruikten verloor het heftig gemuteerde RNA uiteindelijk zijn functie: te veel schadelijk mutaties.

Voor de onderzoekers ondersteunen hun experimenten de theorie van de RNA-wereld. De ontwikkeling van de RNA-enzymen en RNA-moleculen verliepen parallel, stellen ze. Met een nauwkeurig ribozym als RNA-polymerase was dat niet mogelijk geweest en was de uiteindelijk DNA-variant ook niet ontstaan, is hun verklaring.
Zo kan de eenvoud tot complexiteit leiden, maar ik zit nog steeds met het probleem hoe dat krakkemikkige systeem in ‘leven’ bleef. Wie of wat dreef dat simpele systeem aan? Hoe ontstond dat RNA-polymerase en het ontstaan van RNA is ook niet vanzelfsprekend. Kortom: er zijn nog vele hiaten in te vullen alvorens de theorie in de buurt komt van de werkelijke ontwikkeling. De onderzoekers denken er al aan dit vroege leven te reconstrueren.

Bron: scinexx.de