新しい証拠は、地球上の生命の最初のビルディングブロックが、以前考えられていたよりも厄介だった可能性があることを示しています。
地球が生まれたとき、それは混乱でした。流星と稲妻の嵐は、生命のない化学物質以外の何も生き残れない惑星の表面を砲撃した可能性があります。この化学的騒乱で生命がどのように形成されたかは、数十億年前の謎です。現在、新しい研究では、最初のビルディングブロックが環境と一致している可能性があるという証拠が提供されており、以前は考えられていたよりも厄介です。
人生は3つの主要なコンポーネントで構築されています。RNAそしてDNA- 建設マネージャーのように、細胞を実行および再現する方法をプログラムする遺伝コード、およびタンパク質、指示を実行する労働者。おそらく、最初のセルには3つのピースすべてがありました。時間が経つにつれて、彼らは成長し、複製し、ダーウィンのゲームで競い合い、今日の生活の多様性を生み出しました：バクテリア、菌類、オオカミ、クジラ、人間。
しかし、最初に、RNA、DNA、またはタンパク質はパートナーなしで形成する必要がありました。 「RNAの世界」仮説として知られる1つの一般的な理論は、RNAとは異なり、RNAが自己複製できるため、その分子が最初に来た可能性があることを提案しています。最近の研究では、分子のヌクレオチド（その骨格を形成するA、C、G、およびUがどのように初期の地球上で入手可能な化学物質から形成されたかを発見しましたが、一部の科学者は、このプロセスがそのような簡単な経路ではないかもしれないと考えています。
「数年前、純粋な濃縮リボヌクレオチドのプールが原始地球に存在する可能性があるという素朴なアイデアは、レスリーオルゲルによって「分子生物学者の夢」としてock笑されました」と、化学および化学生物学の教授であるノーベル賞受賞者のジャック・ゾスタクは、ハーバード大学の医療研究所での研究者であるハーバード大学のゼネティクターであると述べました。 「しかし、異なる出発材料の不均一な混合物から比較的最新の均一なRNAがどのように出現するかは不明でした。」
で公開された論文でJournal of the American Chemical Society、Szostakと同僚は、RNAがどのように出現したかについての新しいモデルを提示します。彼と彼のチームは、きれいな経路の代わりに、フランケンシュタインのような始まりを提案し、RNAはヌクレオチドの混合物から類似の化学構造の混合物から成長しています：アラビノ - デオキシとリボヌクレオチド（ANA、DNA、およびRNA）。
地球の化学溶融ポットでは、完全なバージョンのRNAが自動的に形成される可能性は低いです。ヌクレオチドの多くのバージョンが合併して、最新のRNAとDNAの両方のビットとパッチワーク分子、およびANAなどの大部分が廃止された遺伝子分子を形成する可能性がはるかに高くなります。これらのキメラは、ギリシャ神話の怪物ハイブリッドライオン、ワシ、蛇の生き物のように、今日のRNAとDNAへの最初のステップであった可能性があります。
「現代の生物学は、遺伝情報をエンコードするために比較的均質なビルディングブロックに依存しています」と、化学のポスドク研究者であり、紙の最初の著者であるソヒョン・キムは述べました。それで、もしSzostakとKimが正しいなら、Frankenstein分子が最初に来たのなら、なぜ彼らは均一なRNAに進化したのでしょうか？
キムはそれらをテストに入れました：彼は潜在的な原始ハイブリッドを最新のRNAに対してピットし、RNA複製のプロセスを模倣するためにキメラを手動でコピーしました。純粋なRNAは、不均一なカウンターパートよりも優れている（効率的で、より正確で、より速い」と彼は見つけた。別の驚くべき発見で、キムは、アナやDNAのようなキメラオリゴヌクレオチドが、RNAがそれ自体をコピーする能力を進化させるのに役立つ可能性があることを発見しました。 「興味深いことに」と彼は、「これらのバリアントリボヌクレオチドのいくつかは、RNAテンプレートのコピーと互換性があるか、さらに有益であることが示されています。」
RNAのより効率的な初期バージョンがハイブリッドの対応物よりも速く再現された場合、時間の経過とともに、競合他社を外れてしまいます。それが、Szostakチームの理論化が原始スープで起こったことです。ハイブリッドは現代のRNAとDNAに成長し、それが先祖を上回り、最終的には引き継ぎました。
「純粋なビルディングブロックの原始プールは必要ありませんでした」とSzostakは言いました。 「RNAコピー化学の本質的な化学は、RNAのますます均一なビットの合成に時間の経過とともに生じます。Seohyunが明らかに示しているように、この理由は、異なる種類のヌクレオチドがテンプレート鎖のコピーのために競合する場合、RNAヌクレオチドであり、RNAは常にnucを勝ちます。
これまでのところ、チームは、初期の地球で利用可能なヌクレオチドの可能性の一部のみをテストしてきました。したがって、乱雑なRNAの最初の部分のように、彼らの仕事はちょうど始まったばかりです。
参照：「リボヌクレオチド、アラビノヌクレオチド、および2'-デオキシヌクレオチドの前生物的にもっともらしい混合物からのRNAの出現のモデル」、セオヒョン・クリス・キム、ウェン・Zhang、デレク・K・オフラハーティ、ヴァレリア・ロンドー・ブロベットとジャック・ワスは、Journal of the American Chemical Society。
doi：10.1021/jacs.9b11239
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