RNA เริ่มต้นอย่างไร

RNA เริ่มต้นอย่างไร

นักวิทยาศาสตร์อาจค้นพบเคมีที่จุดประกายการเริ่มต้นของสิ่งมีชีวิตบนโลกการค้นพบใหม่นี้แสดงให้เห็นถึงชุดของปฏิกิริยาเคมีที่เรียบง่ายและมีประสิทธิภาพซึ่งอาจก่อตัวเป็นโมเลกุลของ RNA ซึ่งเป็นญาติสนิทของ DNA จากวัสดุพื้นฐานที่มีอยู่เมื่อกว่า 3.85 พันล้านปีก่อน นักวิจัยรายงานออนไลน์เมื่อวันที่ 13 พฤษภาคมใน  Nature“นี่เป็นผลงานที่น่าประทับใจมาก เป็นการวิเคราะห์ที่ยอดเยี่ยมจริงๆ” นักเคมี James Ferris จาก Rensselaer Polytechnic Institute ในเมืองทรอย รัฐนิวยอร์ก ให้ความเห็น

งานวิจัยชิ้นใหม่ให้การสนับสนุนแนวคิดที่ว่ารูปแบบชีวิตที่มี RNA 

เป็นก้าวแรกสู่วิวัฒนาการของชีวิตสมัยใหม่ เรียกว่าสมมติฐานโลก RNA แนวคิดนี้ถูกเสนอครั้งแรกเมื่อ 40 ปีที่แล้ว แต่จนถึงขณะนี้ นักวิทยาศาสตร์ยังไม่สามารถระบุปฏิกิริยาเคมีที่สร้างโมเลกุล RNA ที่เก่าแก่ที่สุดได้

ทุกวันนี้ DNA เข้ารหัสพิมพ์เขียวทางพันธุกรรมสำหรับชีวิต — ยกเว้นไวรัสบางชนิดสำหรับผู้ที่คิดว่าไวรัสมีชีวิต — และ RNA ทำหน้าที่เป็นตัวกลางในกระบวนการสร้างโปรตีนจาก DNA แต่นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่คิดว่าไม่น่าเป็นไปได้ที่ DNA จะเป็นพื้นฐานของการกำเนิดชีวิต จอห์น ซัทเทอร์แลนด์ ผู้ร่วมวิจัยจากมหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์ในอังกฤษกล่าว

DNA ที่มีข้อมูลถือเป็นรหัสที่จำเป็นในการรวมโปรตีนเข้าด้วยกัน แต่ในขณะเดียวกัน โปรตีนก็เร่งปฏิกิริยาที่ก่อให้เกิด DNA มันเป็นปัญหาไก่หรือไข่ นักวิทยาศาสตร์ไม่คิดว่า DNA และโปรตีนสามารถเกิดขึ้นอย่างอิสระ โดยไม่คำนึงว่าสิ่งใดเกิดก่อน แต่ก็ยังทำงานร่วมกันในลักษณะนี้

มีความเป็นไปได้มากกว่าที่สิ่งมีชีวิตรูปแบบแรกมีพื้นฐานมาจากโมเลกุลเดี่ยวที่สามารถจำลองตัวเองและเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมได้ เช่น โมเลกุล RNA ( SN: 4/7/01, p. 212 ) ผู้สนับสนุน RNA ของโลกคาดการณ์ว่า DNA และโปรตีนสมัยใหม่วิวัฒนาการมาจากชีวิตในวัยเด็กที่มี RNA 

ครอบงำ และ RNA ในเซลล์ในปัจจุบันก็เหลือจากยุคแรกเริ่มนี้

แม้ว่าปฏิกิริยาในการสร้าง RNA จากสารตั้งต้นในสมัยโบราณจะทำงานบนกระดาษ แต่เคมีกลับใช้ไม่ได้ผลในห้องแล็บ และนักวิทยาศาสตร์บางคนคิดว่าแม้แต่โมเลกุล RNA ก็ซับซ้อนเกินกว่าจะก่อตัวขึ้นเองในซุปดั้งเดิมได้ ซัทเทอร์แลนด์และเพื่อนร่วมงานของเขาได้แสดงปฏิกิริยาว่าเป็นไปได้

โมเลกุล RNA เกิดจากองค์ประกอบ 3 ส่วน ได้แก่ น้ำตาล เบส และหมู่ฟอสเฟต ในการวิจัยที่ผ่านมา นักเคมีได้พัฒนาส่วนประกอบแต่ละอย่างแล้วพยายามรวมเข้าด้วยกันเพื่อสร้างโมเลกุลที่สมบูรณ์ “แต่ส่วนประกอบต่างๆ นั้นค่อนข้างเสถียร ดังนั้นพวกมันจึงไม่เกาะติดกัน” ซัทเทอร์แลนด์กล่าว “หลังจากพยายามมา 40 ปี เราตัดสินใจว่าจะต้องมีวิธีที่ดีกว่าในการทำปฏิกิริยานี้”

ทีมใช้แนวทางที่แตกต่างออกไป โดยเริ่มจากโมเลกุลสารตั้งต้นทั่วไปที่มีน้ำตาลและเบสเล็กน้อย “โดยพื้นฐานแล้ว เราใส่เบสครึ่งหนึ่ง เติมน้ำตาลครึ่งหนึ่ง เติมเบสอีกชิ้น และอื่น ๆ” ซัทเทอร์แลนด์กล่าว “กุญแจสำคัญกลายเป็นลำดับที่เพิ่มส่วนผสมและวิธีการที่คุณรวมเข้าด้วยกัน – เช่นการทำซูเฟล่”

ข้อแตกต่างอีกประการหนึ่งคือ Sutherland และทีมของเขาเติมฟอสเฟตลงในส่วนผสมเร็วกว่าในการทดลองที่ผ่านมา นักวิทยาศาสตร์กล่าวว่าการมีฟอสเฟตอยู่ในช่วงต้นช่วยให้ปฏิกิริยาในระยะต่อมาเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วและมีประสิทธิภาพมากขึ้น

ตั้งแต่ดาราศาสตร์ไปจนถึงสัตววิทยา

สมัครรับข้อมูลข่าววิทยาศาสตร์เพื่อสนองความกระหายใคร่รู้ของคุณสำหรับความรู้สากล

ติดตาม

ทีมงานกล่าวว่าวัสดุเริ่มต้นและเงื่อนไขของปฏิกิริยานั้นสอดคล้องกับแบบจำลองธรณีเคมีของโลกยุคแรก

“แต่แม้ว่านี่จะเป็นการก้าวไปข้างหน้า แต่ก็ไม่ใช่ภาพรวมทั้งหมด” Ferris ชี้ให้เห็น “มันไม่ง่ายเหมือนการใส่สารประกอบลงในบีกเกอร์แล้วผสมให้เข้ากัน เป็นชุดของขั้นตอน คุณยังคงต้องหยุดและชำระล้าง จากนั้นทำขั้นตอนต่อไป ซึ่งนั่นอาจไม่เกิดขึ้นในโลกยุคโบราณ”

ซัทเทอร์แลนด์และทีมของเขาสามารถสร้างโมเลกุล RNA ที่มีเบสต่างกันได้ 2 เบส และยังมีอีก 2 เบสที่ต้องค้นหา “มันเป็นเคมีที่เกี่ยวข้องกัน” ซัทเทอร์แลนด์กล่าว “นั่นเป็นวิธีที่จะต้องเป็นตั้งแต่เริ่มต้น – ชุดของปฏิกิริยาพื้นฐานที่สามารถสร้างโมเลกุล RNA ทั้งสี่ประเภทได้”

เมื่อโมเลกุล RNA เหล่านั้นก่อตัวขึ้น พวกมันจะต้องร้อยเข้าด้วยกันเพื่อสร้างตัวอักษรหลายตัวของรหัส ซึ่งจากนั้นจะสร้างโปรตีนได้ โปรตีนสามารถสร้างส่วนประกอบทั้งหมดที่ประกอบกันเป็นเซลล์ได้ และกระบวนการนี้จะดำเนินต่อไปจากที่นั่น

เกมส์ออนไลน์แนะนำ >>> แทงบอลออนไลน์