QT45 — 45 yksikön itseään replikoiva RNA, joka löydettiin jäisestä
Keskilöydös: Pieni RNA-molekyyli, joka kopioi itsensä
Primordiaalisissa jäätaskuissa jäätymis-sulamisjaksot voivat massiivisesti lisätä liuenneiden aineiden pitoisuuksia, luoden mikroreaktorimaiset olosuhteet, aivan kuten jäähdytetyt jakelukeskukset tiivistävät ja siirtävät rahtia.
Tutkijat MRC Laboratory of Molecular Biology (LMB), Cambridge'sta, ovat löytäneet pienen RNA-molekyylin, QT45, joka koostuu vain 45 kemiallisesta yksiköstä. Tämä molekyyli pystyy kopioimaan RNA-juosteita ja jopa syntetisoimaan itsensä lievästi emäksisissä, jäätyneissä olosuhteissa. QT45 on paljon lyhyempi kuin muut ribotsyymit (yleensä yli 150 yksikköä), mikä tekee sen todennäköisemmäksi muodostua spontaanisti varhaisella Maapallolla.
QT45:n löytäminen
Löytö seurasi systemaattista valintaprosessia, jossa tutkijat loivat valtavan kirjaston satunnaisia RNA-sekvenssejä – noin biljoonan muunnelman – ja asettivat ne toistuvien valinta- ja mutaatiojaksojen läpi. He säilyttivät sekvenssit, jotka osoittivat mitä tahansa kopiointitoimintaa, ja kehittivät niitä monien kierrosten ajan. Lopulta geeleissä ilmestyi selkeä replikaatiojuova, mikä osoitti QT45:n syntymisen.
Kokeellisia kohokohtia:
- Satunnaistettu kirjasto: ~1 000 000 000 000 sekvenssiä seulottiin
- Valintamenetelmä: iteratiivinen rikastaminen kopiointitoiminnan suhteen
- Tulos: QT45:n syntyminen useiden valintajaksojen jälkeen
- Trunkaatio: toiminto säilyi jopa ~35 yksikköön asti, mutta tehokkuus heikkeni
- Ympäristö: aktiivisuutta havaittiin kylmissä, hieman emäksisissä, jäätymis-sulamisolosuhteissa
QT45 verrattuna tyypillisiin ribotsyymeihin
Tässä on vertailu QT45:n ja pidempien ribotsyymien välillä:
| Ominaisuus | Tyypilliset pitkät ribotsyymit (>150) | QT45 (45 yksikköä) |
|---|---|---|
| Pituus | 150+ yksikköä | 45 yksikköä (voi olla 35) |
| Spontaanin muodostumisen todennäköisyys | Hyvin pieni | Suurempi |
| Itsensä kopiointikyky | Vaikea osoittaa | Osoitettu (synteettinen itsesynteesi) |
| Optimaaliset olosuhteet | Epäselvät tai lämpimät | Lievästi emäksiset, jäätyneet mikroympäristöt |
Jäätyneet ympäristöt: Miksi niillä on merkitystä
Kun vesi jäätyy, epäpuhtaudet tiivistyvät nestemäisiksi suoniksi jään kiteiden väliin. Tämä nopeuttaa reaktioita ja stabiloi herkkiä molekyylejä kuten RNA. Tutkimusryhmä ehdottaa, että ympäristöt, joissa on vuorottelevia kuumia ja kylmiä olosuhteita, kuten hydrotermiset lammet lähellä napa-alueita, luovat tiivistymisen, termisen aktivaation ja pH:n muutoksen syklejä. Nämä syklit ovat kuin logistisia keskuksia, joissa hyödykkeitä käsitellään ja siirretään.
Mitä tämä merkitsee tieteelle
QT45 viittaa siihen, että RNA:n itsereplikaatio on voinut alkaa vähemmillä materiaaleilla ja yksinkertaisemmilla prosesseilla. Tällä on vaikutuksia:
- Kenttätutkimuksen suunnitteluun: Aseta etusijalle jäiset tai vaihtelevat lämpöympäristöt etsiessäsi primitiivisiä replikaattoreita.
- Logistiikkaan etätieteessä:
