Jak powstało życie na Ziemi? Laureat programu START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej dr inż. Rafał Szabla wraz z międzynarodowym zespołem naukowców proponują nowe rozwiązanie dla tej zagadki. Wyniki ich badań publikuje prestiżowe czasopismo naukowe „Nature”.

Ustalenie pochodzenia życia na Ziemi oraz ścieżek reakcji chemicznych, które do niego doprowadziły, od lat zajmowało badaczy z różnych dziedzin nauki. Rdzeniem większości hipotez na ten temat są polimery genetyczne RNA i DNA, które pełnią kluczową rolę w przechowywaniu informacji we wszystkich systemach biologicznych.

RNA to kawas rybonukleinowy, występujący w komórkach wszystkich organizmów żywych, gdzie uczestniczy w biosyntezie białek. DNA natomiast to wielkocząsteczkowy organiczny związek chemiczny z grupy kwasów nukleinowych, który pełni rolę nośnika informacji genetycznej organizmów żywych oraz wirusów.

Zastanawiając się nad tym, co było pierwsze RNA czy DNA, badacze skłaniali się dotąd ku hipotezie zwanej hipotezą „świata RNA”, w której pierwszeństwo miał kwas RNA. Zakłada ona, że ten  jednoniciowy polimer informacyjny mógł zarówno pełnić funkcję nośnika informacji na temat składu i struktury pierwszych proto-komórek, jak i odgrywać rolę katalizatora ułatwiającego skomplikowane transformacje chemiczne, takie jak synteza białek. Według tego scenariusza DNA, posiadające w swojej strukturze inny cukier niż RNA, zostało wytworzone w pierwszych organizmach żywych w drodze molekularnej ewolucji, jako bardziej stabilny nośnik informacji.

Jednakże najnowsze badania międzynarodowego zespołu badaczy pod kierunkiem prof. Johna Sutherlanda (obecnie MRC Laboratory for Molecular Biology w Cambridge) opisane w  Nature rzucają nowe światło na tę kwestię i proponują alternatywny scenariusz. Naukowcy twierdzą bowiem, że RNA i DNA mogły powstać jednocześnie, w tym samym okresie rozwoju naszej planety. Zatem pierwszy polimer informacyjny mógł być hybrydą łączącą cegiełki obu tych kwasów nukleinowych. Autorzy sugerują, że podział na podsystemy DNA i RNA mógł nastąpić na etapie ewolucji pierwszych organizmów komórkowych. To niezwykle proste wyjaśnienie dlaczego biologia wybrała właśnie te dwa nośniki informacji genetycznej jest bardzo atrakcyjną alternatywą dla hipotezy świata RNA. Jest to kolejny krok, który zbliża nas do zrozumienia tego, jak powstało życie na Ziemi i może w przyszłości pozwoli nam odkryć,  czy podobne procesy mogłyby również zachodzić w sąsiednich układach planetarnych.

Współautorami pracy są polscy naukowcy: prof. Robert Góra i Mikołaj Janicki z Politechniki Wrocławskiej oraz dr inż. Rafał Szabla z Instytutu Fizyki Polskiej Akademii Nauk, który w 2019 r. został nagrodzony stypendium w programie START Fundacji na rzecz Nauki Polskiej, zdobywając dodatkowe wyróżnienie w konkursie.

Więcej informacji:

#JestemStartowcem, #NaukowcydlaŚwiata

Cała nadzieja w nauce. Teraz bardziej niż kiedykolwiek. Wesprzyj najwybitniejszych młodych badaczy w programie START. Pomóż im zmieniać świat!

Wesprzyj tutaj

Zdjęcie: Rafał Szabla_fot. Magdalena Wiśniewska-Krasińska (Archiwum FNP)