Biologen uit de Verenigde Staten hebben de waarschijnlijkheid bewezen van een alternatieve variant van de evolutie van het leven, volgens welke RNA- en DNA-moleculen gelijktijdig ontstonden en het stadium van de RNA-wereld omzeilden, aldus een artikel gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie.
“Zelfs als je in de 'wereld van RNA' gelooft, moet je het vertrouwen en de positie innemen dat iets gelijktijdig met RNA bestond en het leven hielp evolueren naar DNA en eiwitten. Waarom zou je niet aannemen dat DNA en RNA op hetzelfde moment zijn ontstaan, en niet proberen om van de tweede de eerste te maken met een of andere gekke chemie”, zei Ramanarayanan Krishnamurthy van het Scripps Institute in La Jolla (VS).
Volgens de algemeen aanvaarde theorie van de "RNA-wereld" werd de rol van eiwitten en DNA in de eerste levende organismen op aarde gespeeld door RNA-moleculen. Vervolgens begonnen eiwitten cellulaire processen te beheersen en nam DNA de rol aan van een opslagplaats van genetische informatie. Wetenschappers experimenteren nu met korte RNA-moleculen in een poging om de oorsprong van het leven in een laboratorium na te bootsen.
In het bijzonder proberen moleculair evolutiebiologen tegenwoordig te begrijpen hoe RNA-moleculen werden vervangen door hun DNA-tegenhangers. De meeste wetenschappers gaan ervan uit dat dit geleidelijk gebeurde - eerst verschenen de zogenaamde "chimaera's", moleculen bestaande uit verbindingen van zowel RNA als DNA, en vervolgens werden RNA-nucleotiden geleidelijk vervangen door de bekende "letters" in onze genetische code.
Krishnamurti en zijn collega's ontdekten dat dit hoogstwaarschijnlijk in werkelijkheid niet had kunnen gebeuren, nadat ze hadden bestudeerd hoe stabiel dergelijke chimere "hybriden" van DNA en RNA zouden zijn. Om dit te doen, hebben wetenschappers verschillende korte ketens van "zuivere" DNA- en RNA-moleculen verzameld, samengesteld uit 16, 10 en 6 "letters" -nucleotiden.
Wetenschappers hebben sommige van deze moleculen zo verwerkt dat sommige van de ‘letters’ erin analogen zijn die worden gebruikt in RNA of DNA, waardoor ze chimere ‘hybriden’ werden, vergelijkbaar met die ‘bouwstenen van het leven’ die bestonden tijdens het ontstaan van het leven. Nadat ze oplossingen van dergelijke "hersenschimmen" hadden voorbereid, verwarmden de auteurs van het artikel ze en hielden ze bij hoe snel ze uiteenvielen.
Het bleek dat zelfs de toevoeging van een vreemde "letter" leidde tot een sterke afname van de stabiliteit van de moleculen, waardoor de temperatuur van de ontbinding met 10-20 graden Celsius daalde. Een vergelijkbare reactie werd zowel in DNA-moleculen als in RNA-moleculen waargenomen met veranderingen in elk type letters en de bindingen ertussen, wat suggereert dat alle chimeren buitengewoon onstabiel van aard zijn.
Hun instabiliteit, zoals Krishnamurti toegeeft, betekent niet dat ze in principe niet zouden kunnen bestaan in de primaire 'soep' van de oceanen van de aarde, maar hun bestaan in de eerste levende cellen zou de aanwezigheid vereisen van complexe enzymen die dergelijke moleculen constant zouden 'repareren' en ze beschermen tegen verval. Het is hoogst onwaarschijnlijk dat ze ontstonden voordat de eerste eiwitten en DNA verschenen.
Promotie video:
Daarom was volgens Krishnamurti een soepele overgang van de RNA-wereld naar het moderne leven onmogelijk, wat hem ertoe bracht te denken dat zowel RNA als DNA tegelijkertijd ontstonden en dat het eerste leven ze beide in zijn leven zou kunnen gebruiken. Zo'n scenario is naar zijn mening meer consistent met de resultaten van experimenten en wat we zien in moderne organismen dan de hypothese van de "RNA-wereld".
