En af livets mest grundlæggende egenskaber er evnen til at replikere - altså kopiere - sig selv.
Det er lykkedes forskere at skabe de første molekyler af RNA, som kan kopiere nærmest alle andre RNA. Det skriver sciencemag.org. RNA's kemiske opbygning minder meget op DNA, men hvor DNA er to-strenget, har RNA kun én streng.
Den nye opdagelse er beskrevet i et studie, som er publiceret i tidsskriftet PNAS.
»Dette er sandsynligvis den første gang, at nogle af disse komplekse RNA-molekyler er blevet syntetiserede (at få kemisk simple stoffer til at reagere og danne en mere kompleks forbindelse, red.) med et ribosom (et særligt RNA-enzym, red.) siden slutningen på RNA-verdenen for fire milliarder år siden,« siger Gerald Joyce, som er professor ved Scientists at The Scripps Research Institute og seniorforfatter på studiet, til phys.org.
Opdagelsen styrker den udbredte opfattelse blandt forskere, som studerer livets oprindelse, at RNA sandsynligvis gik forud for DNA som det centrale genetiske lager af information hos de tidligste celler for omkring fire milliarder år siden.
Ironisk nok kan det nyskabte RNA ikke kopiere sig selv. Men hvis det lykkes for fremtidige optimerede versioner, vil det ikke blot styrke idéen om RNA's oprindelige rolle for livet på Jorden. Det kan også føre til skabelsen af kunstige moderne mikrober, der bruger RNA - og ikke DNA - som deres eneste kilde til genetisk information.
»Pletskuddet for RNA verden-hypotesen« er ifølge Gerald Joyce netop fundet af en RNA-'kopimaskine'. Hvis RNA var helt centralt for forhistorisk biokemi var det nemlig nødvendigt, at det kunne kopiere sig selv, så de tidlige celler kunne formere og udvikle sig, skriver sciencemag.org. Nutidige celler gør i stedet brug af et proteinbaseret enzym, der hedder RNA-polymerase og som er katalyserer dannelsen af RNA ud fra en DNA-skabelon.
I det nye studie brugte Gerald Joyce og hans forskerkollega David Horning evolutionsteknikker i reagensglas for at klare den årtier gamle udfordring om at skabe et enzym, der både kan replikere og transskribere RNA - og dermed bakke op om en RNA-verden.
De to forskere trak på adskillige videnskabelige fremskridt fra tidligere studier og tilføjede så tilfældige mutationer for at skabe en population på omkring 100 billioner forskellige varianter af molekylet. Ved at efterligne evolutionens naturlige selektion lykkedes det dem at etablere et system, som kun isolerede de succesfulde RNA polymerase-ribosomer. Disse blev efterfølgende brugt som udgangspunkt for endnu en runde evolution i reagensglas.
Efter 24 runder, hvor forskere havde held med at øge kravene til hvad et RNA polymerase-ribosom skulle kunne for at være succesfuldt, endte de op med et kaldet 24-3 polymerase.
Denne RNA-streng, som er beskrevet i det nye studie, kan altså kopiere næsten alle andre typer RNA, og også viderekopiere de allerede kopierede. Det betyder, at den kan forøge tilstedeværelsen af særlig RNA med 10.000 gange. Dette frembragte den første RNA-version af polymerase kædereaktionen, som er en udbredt teknik til at kopiere DNA.
24-3 ribozomet er altså det første nogensinde til at kombinere to de basale egenskaber - RNA-syntese og RNA-replikation -, som er nødvendige for en præ-DNA verden af RNA-liv, skriver phys.org.
Opdagelsen bekræfter dog ikke 100 procent eksistensen af en tidlig RNA-verden, og selv om den måske har eksisteret før udviklingen af DNA og protein, kan der jo også have været andre former for biokemi, som gik forud herfor, påpeger Gerald Joyce over for sciencemag.org.
Gerald Joyce og David Horning arbejder dog videre på at forbedre 24-3 polymerase med forhåbningen om at skabe en version, som kan kopiere sig selv.
