Student World

O hypotéze RNA světa se zde již psalo mnohokrát. RNA je možná stále příliš složitá na to, aby byla prvním replikátorem (a možná ne, viz nedávný článek Jak vznikla první RNA), takže se experimentuje i s jednoduššímu nukleovými kyselinami jako TNA (TNA: Objevena další nukleová kyselina?). Pokusy o vytvoření modelového „života“ čistě na bázi RNA dávají nadějné, nikoliv však jednoznačné výsledky (RNA, která by byla současně RNA polymerázou).

Takže k problému lze přistupovat i z jiné strany. Aminokyseliny, alespoň některé jako glycin, vznikají v neživé přírodě poměrně jednoduše, ostatně byly objeveny v meteoritech, na kometách i v mezihvězdných mračnech. Nemohl by tedy nějaký „položivý“ systém aminokyselin předcházet i genetickému kódu založenému na nukleových kyselinách. Tímto směrem se ve svých úvahách vydal například Stuart Kaufmann, který přišel s myšlenkou autokatalytických sítí (Autokatalyické sítě Stuarta Kauffmana). Ačkoliv by žádná aminokyselina nedokázala přímo katalyzovat svoji vlastní syntézu, mohlo by to probíhat „cik-cak“ a systém aminokyselin by se pak replikoval jako celek.

Tým, který vedl Reza Ghadiri ze Scripps Research, nyní přidal do podivuhodné mozaiky světa na pomezí biologie a chemie další střípek. Vědci v tomto případě nehledali vznik života čistě na bázi proteinů ani nukleových kyselin, ale zkusili, zda by tyto dvě komponenty nemohly spolu koexistovat ve výrazně jednodušších systémech. Především šlo o to, zda by s nukleotidy nemohly manipulovat i jednodušší molekuly než současné složité enzymy (které zase vyžadují, aby jejich struktura byla kódována ve složitých řetězcích DNA/RNA).

„Položivý“ systém, kteří tým vědců vytvořil, má páteř z peptidů navázaných na aminokyselinu cystein. Tento řetězec pak interaguje s dusíkatými bázemi (stejnými jako ty v DNA), jež jsou ale na rozdíl od dnes používaných nukleových kyselin navázány na thioester. Cystein může vratně reagovat s thioesterem za vzniku tPNA (thioester peptide nucleic acid).  tPNA je vlastně nukleovou kyselinou, kde jsou ale nukleotidy navázány na peptidovou kostru namísto té cukerné.

Nukleotidy se pak v tomto systému mohou spojovat a rozpojovat i bez specializovaných enzymů (ty jsou jinak potřeba, pokud jen tak chodíme základní jednotky DNA do zkumavky, žádná dvojšroubovice se z nich sama nesestaví). Oba řetězce se navíc po sobě mohou posouvat, podobně jako když se enzym stěhuje po nukleové kyselině a přidává k ní další báze. Podle jednoho řetězce tak vzniká z volných monomerů ten komplementární, podobně jako v dnešních živých organismech.

Důležité je, že popsaný systém potřebuje pouze chemické sloučeniny, které mohly jednoduše vzniknout i v prebiotické evoluci.

Problém je v tom, že tPNA se může sestavovat a přeuspořádávat až příliš snadno, takže v podstatě nemůže uchovávat digitální informaci. Asi právě proto život potřeboval v další fázi zápis fixovat do RNA a DNA.

Zdroj: ScienceDaily (zde i chemické podrobnosti, ovšem vyložené poměrně zamotaně a bohužel bez názorných chemických vzorců; snad se podaří najít i další zdroj a informace doplnit) a další

autor Pavel Houser