หลายพันล้านปีที่ผ่านมาโมเลกุลบนโลกที่ไม่มีชีวิตชีวาและสับสนวุ่นวายก่อตัวเป็นรูปแบบสิ่งมีชีวิตแรก มหายุคในภายหลังรูปแบบชีวิตที่ใหญ่กว่าและชาญฉลาดยิ่งขึ้นคือการทดลองในห้องทดลองเพื่อทำความเข้าใจจุดเริ่มต้นของตัวเอง
ในขณะที่บางคนบอกว่าชีวิตเกิดจากโซ่โมเลกุลง่าย ๆ แต่บางคนก็บอกว่าปฏิกิริยาทางเคมีในระยะแรกนั้นสร้าง RNA ที่จำลองตัวเองขึ้นมา ญาติของ DNA, RNA ทำหน้าที่เป็นตัวถอดรหัสหรือผู้ส่งสารของข้อมูลทางพันธุกรรม
การศึกษาใหม่แสดงหลักฐานสำหรับแนวคิด RNA ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนาม "สมมติฐานโลก RNA" แต่อย่างน้อยหนึ่งส่วนผสมใน RNA ช่วงแรกอาจแตกต่างจากสิ่งที่พบในรูปแบบที่ทันสมัยกลุ่มนักวิทยาศาสตร์รายงานเมื่อวันที่ 3 ธันวาคมในวารสาร Proceedings ของ National Academy of Sciences
อาร์เอ็นเอสมัยใหม่ควบคู่ไปกับน้ำตาลและฟอสเฟตแบ็กโบนประกอบด้วยสี่ส่วนหลัก: นิวคลีโอเบสที่เรียกว่า adenine (A), cytosine (C), guanine (G) และ uracil (U)
แต่ปรากฎว่าอาร์เอ็นเอตอนต้นอาจมีนิวคลีโอเบสหนึ่งอันที่ไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของรูปแบบที่ทันสมัย
ในหลอดพลาสติกขนาดเล็กนักวิจัยวางน้ำเล็กน้อยเกลือบัฟเฟอร์เพื่อให้ pH พื้นฐานและไอออนแมกนีเซียมเพื่อเร่งปฏิกิริยา เงื่อนไขเหล่านี้คล้ายกับที่พบในทะเลสาบหรือบึงน้ำจืดทะเลสาบปล่องภูเขาไฟหรือชนิดของทะเลสาบหรือสระว่ายน้ำที่พบในภูมิภาคภูเขาไฟเช่นอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตน - สถานที่ทุกแห่งในชีวิตสามารถเริ่มต้นได้
จากนั้นนักวิจัยได้เพิ่ม RNA ชิ้นเล็ก ๆ ที่เรียกว่าไพรเมอร์ที่ติดอยู่กับ RNA อีกต่อไปที่เรียกว่าเทมเพลต RNA ใหม่เกิดขึ้นเมื่อไพรเมอร์คัดลอกเท็มเพลต RNA ผ่านการจับคู่ฐาน นิวคลีโอเบสจับคู่กันโดยไม่ซ้ำกัน C ผูกกับ G เท่านั้นและ A ผูกกับ U เท่านั้น
นักวิจัยได้เพิ่มนิวคลีโอเบส (A, C, G และ U) เพื่อให้สามารถจับกับแม่แบบและขยายส่วนที่สั้นกว่านี้คือไพรเมอร์ ผลการวิจัยพบว่าด้วยส่วนผสมจาก RNA ที่ทันสมัยปฏิกิริยาไม่สามารถทำงานได้เร็วพอสำหรับ RNA ในการสร้างและทำซ้ำโดยไม่มีข้อผิดพลาด
แต่นักวิจัยได้เพิ่มสารเคมีอื่นที่เรียกว่า inosine ลงไปในส่วนผสมแทนที่จะเป็นโมเลกุลที่ใช้ guanine หลังจากนั้นนักวิจัยรู้สึกประหลาดใจที่พบว่าอาร์เอ็นเอสามารถสร้างและทำซ้ำได้อย่างแม่นยำมากขึ้นกว่าที่ใช้ผสมกับกัวนีน
การผสมผสานนี้ไม่ได้ทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่า "ข้อผิดพลาดร้ายแรง" ซึ่งหมายความว่าการกลายพันธุ์หรือความผิดพลาดแบบสุ่มในการทำซ้ำต่ำกว่าเกณฑ์เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาจะถูกกำจัดก่อนที่จะสะสม
David Deamer นักชีววิทยาจากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนียซานตาครูซกล่าวว่าการที่เกินกว่าปัญหาความผิดพลาดเป็นการทดสอบครั้งสำคัญ การเล่นลิ้นเพียงอย่างเดียวของเขาคือการอ้างว่า inosine มีความเป็นไปได้ในการสร้าง RNA ดั้งเดิมมากกว่าฐานทางเลือกอื่น Deamer กล่าว เขายังไม่คิดว่าควรแยกฐานอื่น ๆ เนื่องจาก "นี่เป็นข้ออ้างที่ค่อนข้างกว้าง ... จากปฏิกิริยาทางเคมีที่เฉพาะเจาะจง" Deamer กล่าวกับ Live Science
แต่เนื่องจากสารอนิซินนั้นสามารถหาได้ง่ายจากอะเดรีนคู่อื่นมันทำให้กระบวนการกำเนิดชีวิต "ง่ายขึ้น" กว่าถ้าคุณต้องทำกัวนีนจากรอยขีดข่วน John Sutherland นักวิจัยกล่าวถึงต้นกำเนิดทางเคมีของชีววิทยาโมเลกุลของ MRC ห้องปฏิบัติการชีววิทยาโมเลกุลในสหราชอาณาจักรซึ่งไม่ได้เป็นส่วนหนึ่งของการศึกษา
การค้นพบนี้ทำให้เกิด "ภูมิปัญญาดั้งเดิมที่ inosine ไม่มีประโยชน์เลย" Sutherland กล่าวกับ Live Science Inosine ได้รับชื่อเสียงนี้เนื่องจากทำงานเฉพาะในรูปแบบของ RNA ที่เรียกว่า transfer RNA ซึ่งถอดรหัสข้อมูลทางพันธุกรรม
Inosine คิดว่าจะ "โยกเยก" หรือผูกเข้ากับฐานคู่ต่าง ๆ มากกว่าคู่เดียว นั่นจะทำให้มันเป็นโมเลกุลที่ไม่ดีสำหรับการให้คำแนะนำที่เป็นเอกลักษณ์ในการสร้าง RNA ใหม่เพราะจะไม่มีทิศทางที่ชัดเจนสำหรับสิ่งที่อินโนซีนสามารถจับกับ “ พวกเราหลายคนคิดผิดว่าเป็นทรัพย์สินโดยธรรมชาติของ Inosine” Sutherland กล่าว แต่การศึกษาครั้งนี้แสดงให้เห็นว่า inosine ในบริบทของโลกยุคแรกที่เกิด RNA ขึ้นมาครั้งแรกไม่ได้โยกเยก แต่แทนที่จะจับคู่กับไซโตซีนอย่างน่าเชื่อถือ
“ ตอนนี้มันสมเหตุสมผลแล้ว แต่จากผลลัพธ์ที่เก่ากว่าเราไม่ได้คาดหวังว่า inosine จะทำงานได้ดีเหมือนอย่างที่เคยทำ” Jack Szostak ผู้เขียนอาวุโสฝ่ายวิชาเคมีและชีววิทยาเคมีจากมหาวิทยาลัยฮาร์วาร์ดกล่าว ผู้ได้รับรางวัลโนเบล
Szostak และทีมของเขากำลังพยายามหาวิธีอื่น ๆ ที่ RNA ดั้งเดิมอาจแตกต่างจาก RNA สมัยใหม่และในที่สุดมันก็กลายเป็น RNA ในปัจจุบัน นอกจากนี้ห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่ยังมุ่งเน้นไปที่วิธีการเลียนแบบโมเลกุลอาร์เอ็นเอก่อนที่เอนไซม์จะมีการพัฒนา (เอนไซม์คือโปรตีนที่เร่งปฏิกิริยาเคมี)
“ นี่เป็นความท้าทายที่ยิ่งใหญ่” Szostak กล่าวกับ Live Science "เราก้าวหน้าไปมาก แต่ก็ยังมีปริศนาที่ยังไม่แก้"
ซูทเทอร์แลนด์ยังตั้งข้อสังเกตอีกว่าสนามโดยทั่ว ๆ ไปจะย้ายจาก "อาร์เอ็นเอสมมุติฐานโลก" บริสุทธิ์ที่เห็นชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่ผสมลงไปในหม้อที่สร้างชีวิต เหล่านี้รวมถึงไขมันเปปไทด์โปรตีนและแหล่งพลังงาน เขาเสริมว่าในใจนักวิจัย "มันเป็นโลก RNA ที่พิถีพิถันน้อยกว่าที่เคยเป็น"
