ზოგიერთ რნმ-ის მოლეკულას შეუძლია საკუთარი სარკისებრი ანარეკლის შექმნა, რაც მიანიშნებს, რომ მსგავს მოლეკულებს შესაძლოა სიცოცხლისთვის დასაბამი მიეცათ.
დღეს რნმ-ს (რიბონუკლეინის მჟავა) შესაძლოა თავისი მიმზიდველი ბიძაშვილი, დნმ ჩრდილავდეს, მაგრამ ბევრი მეცნიერი ფიქრობს, რომ სიცოცხლის წარმოშობაში რნმ-ის მოლეკულები მთავარი მოთამაშეები იყვნენ. გენეტიკური ინფორმაციის შენახვითა და საკუთარი თავის კოპირებით, მათ შესაძლოა დასაბამი მისცეს ევოლუციის იმ მსვლელობას, რომელმაც სულ უფრო რთული სიცოცხლის ფორმები წარმოქმნა.
აქამდე მკვლევრებს არ აღმოუჩენიათ ისეთი რნმ-ები, რომლებსაც საკუთარი თავის რეპლიკაცია (გამრავლება) შეუძლიათ, რაც ცოცხალი არსებების ერთ-ერთი მთავარი მახასიათებელია. თუმცა ახლა მათ ხელთ აქვთ რაღაც, რაც ამასთან ძალიან ახლოსაა. ჟურნალ “Science”-ში ონლაინ გამოქვეყნებულ სტატიაში, მკვლევრები იუწყებიან, რომ შექმნეს რნმ-ები, რომლებსაც შეუძლიათ საკუთარი ერთგვარი სარკისებრი ანარეკლის გენერირება და შემდეგ ამ შაბლონის გამოყენებით ორიგინალის შექმნა.
მართალია, ერთ ცალკეულ რნმ-ს არ შეუძლია სრული ციკლის დასრულება, მაგრამ მკვლევრები ამბობენ, რომ ეს წინსვლა დიდ ბიძგს აძლევს იდეას, რომ რნმ ევოლუციის პირველი მამოძრავებელი ძალა იყო. “ეს კარგი მიგნებაა”, – ამბობს ჯერალდ ჯოისი, სოლკის ბიოლოგიური კვლევების ინსტიტუტის ქიმიკოსი და “რნმ-სამყაროს” ჰიპოთეზის ერთ-ერთი პიონერი.
Gerald Joyce elected to Royal Swedish Academy of Sciences | EurekAlert
ის და სხვა მეცნიერები რნმ-ით იმიტომ დაინტერესდნენ, რომ დღესაც კი ეს მოლეკულა ცოცხალი არსებებისთვის ორ სასიცოცხლოდ მნიშვნელოვან ფუნქციას ასრულებს. ის კოდირებს გენეტიკურ ინფორმაციას ქიმიური საშენი ბლოკების, ე.წ. ნუკლეოტიდური ფუძეების თანმიმდევრობაში. გარდა ამისა, სტაბილურ 3D სტრუქტურებს, რომლებშიც ის იკეცება, შეუძლიათ შეასრულონ მეორე არსებითი საქმე: იმოქმედონ როგორც კატალიზატორებმა სასიცოცხლო ქიმიური რეაქციების ხელშესაწყობად ისე, რომ თავად ამ პროცესში არ დაიხარჯონ. ბევრი მკვლევრისთვის ამ ორმაგმა როლმა რნმ აქცია სიცოცხლის “სტარტერის” კანდიდატად, რომელსაც შეეძლო როგორც საკუთარი შემადგენლობის კოდირება, ისე საკუთარი რეპროდუქციის კატალიზება.
1993 წელს, ტრილიონობით სხვადასხვა რნმ-ის ბიბლიოთეკების შექმნისა და ტესტირების შემდეგ, მკვლევრებმა ჯეკ შოსტაკის (ამჟამად ჩიკაგოს უნივერსიტეტში) და დევიდ ბარტელის (ამჟამად მასაჩუსეტსის ტექნოლოგიურ ინსტიტუტში) ხელმძღვანელობით იპოვეს ისეთები, რომლებსაც ზოგიერთი აუცილებელი ფუნქციის შესრულება შეეძლოთ. 2009 წელს კი ჯოისმა და მისმა კოლეგებმა გამოყვეს ორი სხვადასხვა რნმ, რომლებსაც ერთმანეთის სინთეზირება შეეძლოთ.
თუმცა, მათ არ შეეძლოთ საკუთარი თავის დუბლირება და, 150-დან 200-მდე ან მეტი ფუძის სიგრძით, ისინი მეტისმეტად დიდები იყვნენ იმისთვის, რომ სპონტანურად წარმოშობილიყვნენ ადრეულ დედამიწაზე არსებული ნაერთებისგან. “ისინი არ შეეძლოთ ამოსულიყვნენ [პირველყოფილი] წვნიანიდან”, – ამბობს ჯოისი. და ასეთი ზომის პირობებში, ისინი სავარაუდოდ დაიშლებოდნენ მანამ, სანამ მათი სრულად სინთეზირება მოხდებოდა. ამის საპირისპიროდ, ახალი ვერსიები ზომით დაახლოებით მესამედია, რაც მათ სპონტანურ გაჩენას სულ მცირე, წარმოსადგენს ხდის. “ეს დიდი ინოვაციაა”, – ამბობს ჯოისი.
დეგრადაციის მინიმუმამდე დასაყვანად, ბიოქიმიკოსებმა ედოარდო ჯანიმ, ფილიპ ჰოლიგერმა და მათმა გუნდმა კემბრიჯის უნივერსიტეტიდან ექსპერიმენტები გამყინვარების პირობებში ჩაატარეს. ისინი ვარაუდობდნენ, რომ დაბალი ტემპერატურა არა მხოლოდ შეანელებდა იმ რეაქციებს, რომლებიც რნმ-ს შლის, არამედ ხელს შეუწყობდა რნმ-ის კოპირების პროცესსაც.
როდესაც წყალი ყინვას იწყებს, ის სხვა ნაერთებს მზარდი ყინულის კრისტალებიდან დევნის, რითაც კონცენტრირებას უკეთებს ნუკლეოტიდებს, მარილებსა და რნმ-ის სინთეზის სხვა ძირითად საშენ ბლოკებს პატარა, ხსნარით სავსე არხებში. არხებს ასევე აქვთ თხევადი წყლის უფრო დაბალი კონცენტრაცია, რაც აჩქარებს რნმ-ის დეგრადაციას, განმარტავს ჰოლიგერი.
როდესაც რნმ-ები გაყინულ ხსნარში ერთეული ნუკლეოტიდების ნარევთან ერთად იმყოფებიან, რნმ-ების უმეტესობა დაკეცილი რჩება – ეს ის ფორმაა, რომელიც მათ კატალიზატორებად მუშაობისთვის სჭირდებათ. მაგრამ კოპირებისთვის შაბლონის როლის შესასრულებლად, რნმ-ის მოლეკულები გაშლილი უნდა იყოს. წინა კვლევები გარკვეულ მიდგომაზე მიუთითებდა: შეერწყათ ნუკლეოტიდების ტრიპლეტები, რომლებიც დაეხმარებოდნენ შაბლონის რნმ-ის ძაფის ღია მდგომარეობაში შენარჩუნებას. გაყინულ ნარევში დაახლოებით 1 ტრილიონი სხვადასხვა შემთხვევითი რნმ-ის თანმიმდევრობით ექსპერიმენტების ჩატარების შემდეგ, გუნდმა აღმოაჩინა, რომ როგორც ერთეული ფუძეების, ისე ტრიპლეტების ჩართვამ ზოგიერთ რნმ-ის ძაფს საშუალება მისცა დაკეცილიყო და ემოქმედა როგორც კატალიზატორს, ხოლო სხვები ღია დარჩენილიყო კოპირებისთვის.
გუნდმა იპოვა სამი რნმ, თითოეული დაახლოებით 45 ფუძის სიგრძის, რომლებსაც შეეძლოთ საკუთარი თავის კოპირება კომპლემენტარულ შაბლონებში. რნმ-ებს ასევე შეეძლოთ შემდეგი ნაბიჯის გადადგმა: შაბლონებიდან დაწყება და ორიგინალების ხელახლა შექმნა. ჯერჯერობით არ არსებობს მტკიცებულება, რომ ერთ ცალკეულ რნმ-ს შეუძლია ორივე რეაქციის განხორციელება — საკუთარი კომპლემენტის სინთეზირებასა და შემდეგ მის გამოყენებით საკუთარი თავის სინთეზირებას შორის ციკლირება. გამყინვარების ტემპერატურის გამო ახალი რნმ-ის ძაფების სინთეზირებას დაახლოებით 72 დღე დასჭირდა. თუმცა, სიცოცხლე შესაძლოა სიცივეში დაიწყო: სიცოცხლის წარმოშობის ბევრი მკვლევარი მიიჩნევს, რომ დედამიწის ბუნებრივი გაყინვა-ლღობის ციკლები შესაძლოა დაეხმარა სიცოცხლის საშენი ბლოკების კონცენტრირებას.
“შემდეგი გამოწვევაა ვნახოთ, შესაძლებელია თუ არა ამ ან მსგავსი სისტემის საკმარისად ეფექტიანად ქცევა, რათა რეალურად დავინახოთ რეპლიკაციის განმეორებადი ციკლები,” – ამბობს შოსტაკი. თუ ეს მოხდება, რნმ-სთვის სიცოცხლის საწყისად ყოფნა შესაძლებელიდან (possible) სავარაუდოზე (probable) გადაინაცვლებს.
წყარო: Science
