QT45 — samoreplikujące się RNA składające się z 45 jednostek, znalezione w warunkach lodowych i jego implikacje dla operacji terenowych
Koncentracja na skutek zamrażania i rozmrażania w pierwotnych lodowych kieszeniach może zwiększyć stężenie substancji rozpuszczonych o kilka rzędów wielkości, tworząc warunki przypominające mikroreaktory, porównywalne do tego, jak centra dystrybucji chłodniczej i logistyka łańcucha chłodniczego koncentrują i przemieszczają ładunki między terminalami.
Kluczowe odkrycie w skrócie
Naukowcy z MRC Laboratory of Molecular Biology (LMB), Cambridge zidentyfikowali zwartą cząsteczkę RNA, QT45, składającą się z 45 jednostek chemicznych, która jest zdolna do kopiowania nici RNA, a nawet do syntezy samej siebie w łagodnie alkalicznych, zamrożonych warunkach. QT45 jest wyraźnie krótsza niż wcześniej badane rybozymy (często >150 jednostek), co zwiększa prawdopodobieństwo jej spontanicznego powstania w prawdopodobnych środowiskach wczesnej Ziemi.
Jak odkryto tę cząsteczkę
Odkrycie było wynikiem systematycznego procesu selekcji. Wygenerowano dużą bibliotekę losowych sekwencji RNA — rzędu biliona wariantów — i poddano ją iteracyjnym cyklom selekcji i mutacji. Sekwencje, które wykazywały jakąkolwiek aktywność kopiowania, były zachowywane i ewoluowały przez wiele rund, aż na żelach pojawił się powtarzalny pas replikacji, oznaczający pojawienie się QT45.
Najważniejsze punkty eksperymentu
- Losowa biblioteka: przebadano ~1 000 000 000 000 sekwencji
- Metoda selekcji: iteracyjne wzbogacanie aktywności kopiowania
- Wynik: pojawienie się QT45 po wielu cyklach selekcji
- Skrócenie: zachowanie funkcji do ~35 jednostek ze zmniejszoną wydajnością
- Środowisko: aktywność obserwowana w zimnych, lekko zasadowych warunkach zamrażania i rozmrażania
Porównanie wydajności
| Atrybut | Typowe długie rybozymy (>150) | QT45 (45 jednostek) |
|---|---|---|
| Długość | 150+ jednostek | 45 jednostek (może być 35) |
| Prawdopodobieństwo spontanicznego powstania | Bardzo niskie | Wyższe |
| Zdolność do samodzielnego kopiowania | Trudna do zademonstrowania | Zademonstrowana (syntetyczna autosynteza) |
| Optymalne warunki | Niejasne lub ciepłe | Łagodnie zasadowe, zamrożone mikrośrodowiska |
Dlaczego zamrożone kieszenie mają znaczenie
Gdy woda zamarza, kryształki lodu wykluczają substancje rozpuszczone i koncentrują je w ciekłych żyłach. Ten mechanizm stężania przyspiesza niektóre reakcje i stabilizuje labilne cząsteczki, takie jak RNA. Zespół sugeruje, że środowiska z naprzemiennym ciepłem i zimnem — na przykład stawy hydrotermalne w pobliżu regionów polarnych — zapewniają cykle stężenia, termicznej
