Primul pas spre viață, recreat în laborator: oamenii de știință au legat aminoacizi de ARN exact ca acum 4 miliarde de ani

O echipă de chimiști de la University College London (UCL) a demonstrat cum aminoacizii – „cărămizile” proteinelor – s-ar fi putut atașa spontan la ARN (acid ribonucleic) în condiții chimice simple, similare celor existente pe Pământ acum patru miliarde de ani. Descoperirea oferă un indiciu esențial despre cum a început sinteza proteinelor, unul dintre procesele fundamentale ale vieții.

Legătura dintre ARN și aminoacizi – o problemă nerezolvată de decenii

Proteinele sunt molecule esențiale pentru toate organismele vii, dar ele nu se pot forma fără instrucțiuni genetice, care sunt furnizate de ARN. Cum au început aceste interacțiuni rămânea un mister. Noul studiu, publicat în revista Nature, reușește pentru prima dată să reproducă atașarea aminoacizilor la ARN în apă, la pH neutru, fără substanțe extrem de reactive care se degradează rapid, scrie Science Daily.

„Viața se bazează pe sinteza proteinelor. Înțelegerea modului în care a apărut acest proces înseamnă a înțelege unde a început viața”, a explicat profesorul Matthew Powner, coordonatorul studiului.

Cheia: tioesterii – puntea dintre două teorii despre originea vieții

Cercetătorii au folosit o metodă inspirată din biologie pentru a activa aminoacizii, transformându-i în compuși mai reactivi prin intermediul tioesterilor, substanțe considerate surse de energie în biochimia primitivă. Această strategie conectează două ipoteze majore privind originea vieții:

• „Lumea ARN”, conform căreia moleculele de ARN au fost primele capabile să se autoreplice;

• „Lumea tioesterilor”, unde tioesterii au furnizat energia necesară reacțiilor chimice timpurii.

„Studiul nostru arată că aceste două concepte nu se exclud, ci pot funcționa împreună”, a spus Powner.

Pentru a crea tioesterii, aminoacizii au reacționat cu un compus care conține sulf numit panteteină – despre care aceeași echipă a arătat anterior că se poate forma în condițiile Pământului timpuriu.

De la aminoacizi la peptide – un pas spre codul genetic

După atașarea aminoacizilor pe ARN, cercetătorii au observat că aceștia se pot lega între ei, formând peptide – lanțuri scurte de aminoacizi, precursori ai proteinelor. „Acest lucru ne apropie de înțelegerea modului în care ARN-ul ar fi putut începe să codifice instrucțiuni pentru sinteza proteinelor – începutul codului genetic”, a adăugat Powner.

Dr. Jyoti Singh, autor principal al studiului, a subliniat importanța descoperirii: „Este ca și cum am pune împreună primele piese LEGO chimice – aminoacizi activați și ARN – pentru a construi molecule esențiale pentru viață”.

Ce urmează?

Echipa intenționează să investigheze cum anumite secvențe de ARN ar putea selecta aminoacizi specifici, un mecanism esențial pentru apariția codului genetic.

Reacțiile demonstrate de cercetători ar fi fost posibile în bazine sau lacuri de apă de pe Pământul timpuriu, nu în oceane, unde concentrațiile chimice ar fi fost prea mici. Experimentele au fost monitorizate cu tehnici avansate, precum spectrometria de masă și metode de rezonanță magnetică, pentru a confirma structurile moleculare.