Shkencëtarët që krijojnë ARN që përsëritet japin prova se si filloi jeta në Tokë

Sapo morëm më shumë prova se jeta në Tokë mund të ketë filluar me ARN, me shkencëtarët në Japoni që krijojnë ARN që mund të përsëritet, të diversifikohet dhe të zhvillojë kompleksitetin vetë.

Shumë kohë përpara se Toka të kishte qelizat e saj të para të lulëzimit të rrjedhjes së lashtë, ajo ishte e mbushur me një supë organike që shpërtheu në prag të diçkaje të thellë.

Ajo vijë e hollë midis kimisë komplekse dhe evolucionit të jetës përfaqëson një moment kyç në shfaqjen e biologjisë. Fatkeqësisht, me gjithë rëndësinë e tij, ne dimë shumë pak detaje se si ndodhi saktësisht.

Një eksperiment i kryer nga shkencëtarët e Universitetit të Tokios ka përforcuar tani pikëpamjen se talentet unike të ARN-së kanë atë që duhet për të shpjeguar se si jeta u shfaq me flluska miliarda vjet më parë, duke mbështetur atë që njihet si hipoteza e ‘botës së ARN-së’.

Por hulumtimi tregon gjithashtu se mund të mos ketë ndodhur pikërisht ashtu siç kemi menduar.

Puna e tyre tregon se si një molekulë që mbetet vendimtare për mbijetesën dhe riprodhimin e çdo gjallese sot, mund të hapë rrugën e saj drejt një sistemi në zhvillim nëse punon si ekip.

“Ne zbuluam se specia e vetme e ARN-së evoluoi në një sistem kompleks replikues: një rrjet replikuesi që përfshin pesë lloje të ARN-ve me ndërveprime të ndryshme, duke mbështetur besueshmërinë e një skenari të tranzicionit evolucionar të parashikuar prej kohësh,” thotë biologu evolucionar Ryo Mizuuchi.

E zhveshur nga gjërat thelbësore, jeta përbëhet nga molekula që mund të bëjnë kopje të papërsosura të vetvetes, duke krijuar një popullsi praktikisht të pakufishme variantesh të cilat mund (ose jo) ta mbajnë të bashkuar aq gjatë sa të bëjnë kopje vetë.

Kërkimi për origjinën e jetës ka qenë në fakt një gjueti për kandidatët që mund të kryejnë këtë detyrë riprodhimi pa një kast mbështetës të materialeve organike shumë të specializuara, të tilla si ADN ose proteinat, për të ndihmuar.

ARN ka qenë prej kohësh një kryesues në këtë kërkim. Ai është i kudondodhur në të gjithë biosferën sot, mund të ketë qenë i pranishëm në Tokën e lashtë si rezultat i proceseve jo-biologjike, mund të ruajë një sasi të madhe informacioni dhe të veprojë si një njësi fizike dinamike.

Kjo do të thotë se mund të krijojë struktura që mund të ndërtojnë fizikisht molekula të reja që mund të ndërtojnë struktura të reja. Nëse ky proces është i papërsosur, disa nga strukturat e ‘replikuesit’ do ta bëjnë punën më shpejt ose më me efikasitet se të tjerët, duke u bërë forma dominuese e ARN-së … të paktën, derisa të vijë diçka edhe më e mirë.

Sado tërheqëse të jetë kjo ide, ne e dimë për dekada që njësitë e vetë-ndërtuara të molekulave individuale të ARN-së janë shumë të thjeshta dhe shumë të paqëndrueshme për një skenar të tillë. Edhe vëllait të tij të deoksigjenuar, ADN-së, i mungon zhavorri për ta mbajtur veten së bashku aq gjatë sa përzgjedhja natyrore të fillojë me shpejtësi.

Kjo nuk do të thotë se disa fillesa që veprojnë si një ekip nuk mund ta kryejnë punën në vend të kësaj. Duke pasur një pjesë të vogël të njësive të ndryshme replikuese që veprojnë në një nivel popullsie thjesht mund ta zgjidhë këtë problem informacioni lehtësisht.

Replikatorë të ndryshëm janë projektuar rreth ARN-së, ADN-së dhe madje edhe proteinave për të treguar se si mund të funksionojë kjo, me studiuesit që bëjnë përpjekje të gjata për të ndërtuar funksionalitet që lejon strukturat e molekulës të bashkëpunojnë dhe të bëjnë kopje me një shpejtësi të përshtatshme.

Ndërsa ato mund të mbajnë replikimin, deri më tani asnjë nuk është bërë më komplekse me kalimin e kohës, duke lënë të hapur pyetjen nëse ARN është e aftë të evoluojë.

Ekipi i Mizuuchit ka thyer modelin e duhur të molekulave të ARN-së për të krijuar molekula individuale replikuese që mund të funksionojnë kolektivisht jo vetëm për të ruajtur informacionin dhe për të ndryshuar me kalimin e kohës, por për ta bërë këtë në një mënyrë të tillë që zgjidhja të bëhet më komplekse gjatë brezave të njëpasnjëshëm.

Eksperimenti i tyre përdori gjatësi të klonuara të ARN-së në pikat e ujit të pezulluara në vaj, të cilat iu nënshtruan më shumë se njëqind raundeve të përsëritjes, me çdo raund të testuar dhe analizuar.

“Sinqerisht, ne fillimisht dyshuam se ARN të tilla të ndryshme mund të evoluojnë dhe të bashkëjetojnë,” thotë Mizuuchi.

“Në biologjinë evolucionare, “parimi i përjashtimit konkurrues” thotë se më shumë se një specie nuk mund të bashkëjetojnë nëse konkurrojnë për të njëjtat burime. Kjo do të thotë se molekulat duhet të krijojnë një mënyrë për të përdorur burime të ndryshme njëra pas tjetrës për diversifikim të qëndrueshëm. Ato janë vetëm molekula, kështu që ne pyesnim nëse ishte e mundur që speciet kimike jo të gjalla të zhvillonin spontanisht një risi të tillë.”

Vërtetimi i konceptit tregon se kjo është e mundur, për sa kohë që ARN-ja nuk konkurron me njëra-tjetrën për burime, por mbështetet tek njëri-tjetri në një lloj mënyre të parazit-pritës. Nëse hiqet qoftë edhe një replikator i ARN-së, të tjerët zhduken.

Ndërsa mund të jemi më të sigurt se një skenar i ‘botës së ARN-së’ është i besueshëm, ai nuk mund të tregojë se si lulëzoi jeta në Tokë miliarda vjet më parë. Për këtë do të na duheshin prova të ndryshme, nga gjeologjia te astrofizika, për të ndërtuar një rast bindës.

Sidoqoftë, është një hap i fortë përpara në kërkimin tonë për modele kimike të evolucionit që janë të afta të transformojnë gropën fillestare në një grup verbues të biodiversitetit që vazhdon të bëhet më kompleks deri në ditët e sotme.