Začátek nemohl používat celou dnešní výbavu
V současné biologii se nukleové kyseliny a proteiny navzájem potřebují. Genetická informace pomáhá vyrábět proteinové stroje a ty zajišťují její další kopírování. Pro vznik života to vytváří otázku, jak mohl systém začít dřív, než měl všechny své součásti.
Hypotéza RNA světa nabízí jednu možnost. RNA může nést informaci a některé její molekuly dokážou také katalyzovat chemické reakce. Takovým katalyzátorům říkáme ribozymy.
Zásadním problémem je velikost a složitost molekuly schopné pomáhat s kopírováním RNA. Čím složitější musí být první funkční systém, tím obtížnější je vysvětlit jeho vznik z jednodušší chemie.
Malý katalyzátor pracoval s připravenými dílky
Výzkumníci nalezli ribozym QT45 dlouhý pouhých 45 nukleotidů, tedy základních stavebních jednotek RNA. Vyšel z laboratorního hledání a selekce mezi různými sekvencemi.
QT45 dokáže podle šablony spojovat aktivované trojice nukleotidů. Nepracuje tedy bez dodaných surovin a energie uložené v jejich chemické aktivaci. Důležitou roli mají také kontrolované podmínky, včetně prostředí eutektického ledu, kde zůstávají koncentrované kapalné mikroprostory.
Experiment ukazuje skutečnou chemickou funkci malé molekuly. Nepředstavuje však přímé pozorování toho, co proběhlo na rané Zemi.
Vlastní sekvence vyžaduje dva kroky
Při kopírování podle šablony nejprve vzniká komplementární vlákno. Z něj teprve může vzniknout další molekula s původní sekvencí. Pro ucelený replikační systém je proto nutné zvládnout oba směry.
QT45 v experimentech dokázal vytvořit své komplementární vlákno a za stanovených podmínek také kopii vlastní sekvence. To jsou klíčové reakce, které se u tak malé RNA podařilo spojit.
Jejich účinnost ale zůstala nízká. Studie uvádí výtěžky přibližně 0,2 procenta během 72 dnů. Tento detail podstatně mění představu, kterou by mohl vyvolat titulek o „samokopírující se molekule“: nejde o rychle se množící populaci vzniklou bez dalšího řízení.
Život potřebuje opakovaný a udržitelný cyklus
Molekula, která zvládne část kopírování, ještě nemusí vytvořit systém schopný dlouhodobého množení a evoluce. Je třeba zajistit dostupnost stavebních bloků, oddělení vláken, další kola reakce a přežití proti chemickému rozkladu.
Obtížná je i dvojí role RNA. Jako katalyzátor potřebuje vhodně složený tvar, zatímco jako šablona musí být přístupná pro kopírování. Jedna funkce tak může překážet druhé.
QT45 přesto zmenšuje rozsah molekulární složitosti, kterou musíme pro některé kroky předpokládat. Jeho význam nespočívá v oznámení vytvořeného života, ale v konkrétnější představě o tom, jak malý chemický systém by mohl začít překonávat hranici mezi jednorázovou reakcí a dědičně pokračujícím procesem.
MOHLO BY SE VÁM TAKÉ LÍBIT
Zdroje: Kód Enigma [1], Science – A small polymerase ribozyme that can synthesize itself and its complementary strand, DOI 10.1126/science.adt2760 [2], PubMed – Abstract and experimental parameters [3] img ai generated
