Een van de grote fundamentele vragen in de biologie (en het leven) is hoe op aarde het leven is ontstaan. Momenteel wordt vrij breed de gedachte aangehangen dat het leven is begonnen toen er RNA-moleculen werden gevormd. Nu lijkt een nieuw onderzoek te wijzen in de richting van aminozuren (de bouwstenen van eiwitten). Nog iemand een ander idee?
De vraag hoe leven kon ontstaan, is een van de meest hardnekkige mysteries in de wetenschap. In een nieuwe studie door onderzoekers rond Dieter Braun van de Ludwig-Maximiliansuniversiteit een onverwachte vorm van moleculaire samenwerking tussen de fundamentele componenten van het leven ontdekt. Ze ontdekten dat aminozuren de polymerisatie van RNA actief kunnen bevorderen onder milde, omstandigheden die er heersten op de aarde zonder leven. Betekent dat het einde van de RNA-wereldtheorie als verklaring van het ontstaan van leven op aarde? Dat zit nog.

Biopolymeren, samengesteld uit verschillende bouwstenen, zijn essentieel voor levende systemen. RNA is een korte of langere molecuulketen bestaande uit vier RNA-basen die, onder meer, dienen als mal voor de productie van eiwitten. “Het leven zoals we dat vandaag de dag kennen, is een complexe samenwerking van twee informatiepolymeren: RNA en eiwitten (is hij DNA vergeten? as)”, zegt Braun. “De grote vraag is waarom en hoe bundelden die hun krachten aan het begin van het leven, zelfs vóór de Darwinse moleculaire evolutie begon?”

Braun c.s. zagen dat de vorming van RNA-moleculen tot wel honderd keer toenam in de aanwezigheid van aminozuren. Dit proces wordt toegeschreven aan een vorm van zuur-basekatalyse, aangestuurd door de aminegroep (NH₂-) van aminozuren.
In een basische omgeving kunnen ​​aminozuren zowel neutraal als negatief geladen zijn, waardoor ze protonen kunnen transporteren in de polymerisatiereactie die RNA vormt uit ribonucleoside 2′,3′-cyclische fosfaten, is de verklaring van Braun c.s.

Lacune

“Onze bevindingen dichten een cruciale lacune in ons begrip van de vroege evolutie” zegt Saroj Rout, hoofdauteur van de studie. “Tot nu toe wisten we hoe eiwitten werden gemaakt door de katalytische machinerie van RNA, maar nu beginnen we te begrijpen hoe de bouwstenen van eiwitten ook de vorming van RNA kunnen ondersteunen. Het is een wederzijdse afhankelijkheid van twee kernmoleculen van het leven die onze kijk op de moleculaire oorsprong van het leven verandert.”

Dit katalytische vermogen van aminozuren, zelfs in hun eenvoudigste vorm en zonder te zijn opgenomen in complexe eiwitten, suggereert een duidelijke functionele rol bij het versterken van RNA-vorming, stellen de onderzoekers. Opvallend is dat de reactie plaatsvindt bij kamertemperatuur, met een gematigde alkaliteit en lage zoutconcentraties. Deze omstandigheden zijn gunstig voor de stabiliteit en replicatie van RNA op de lange termijn.
Intrigerend genoeg ondersteunt dezelfde verhoogde pH (hoe hoger hoe basischer) die aminozuurgekatalyseerde RNA-synthese mogelijk maakt, ook de vorming van langere RNA-ketens. Dit resulteert in autokatalytische replicatienetwerken, wat uiteindelijk een solide basis legt voor de Darwinse evolutie.

De onderzoekers denken dat hun resultaten het belang van alkalische omgevingen benadrukt. Dat zou vaak over het hoofd zijn gezien in eerdere experimenten naar de oorsprong van het leven. Vergelijkbare alkalische omgevingen worden bijvoorbeeld aangetroffen op vulkanische eilanden. Braun: “Onze bevindingen vormen een overtuigende herziening van de RNA-wereldhypothese. Ze openen mogelijkheden voor samenwerking tussen RNA en aminozuren in de vroege stadia van de evolutie, waardoor we dichter bij het nabootsen van de eerste stappen van het leven in een laboratoriumomgeving komen.”

Bron: Alpha Galileo