Zespół prof. Jacka Szostaka (Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny w roku 2009) z Massachusetts General Hospital w Bostonie pracuje nad rozwiązaniem zagadki powstania życia z materii nieożywionej.

Naukowcy eksperymentują z “protokomórkami”, będącymi w zasadzie pęcherzykami kwasów tłuszczowych. Są one uproszczoną wersją komórek, z jakich zbudowane są dzisiejsze żywe organizmy. Choć brakuje im skomplikowanych mechanizmów wewnętrznych, mogą się rozmnażać, dzieląc się na protokomórki potomne. Jednak nie miały jak dotąd zdolności do powielania materiału genetycznego.

Pierwsze organizmy żywe na Ziemi do przekazywania informacji genetycznej prawdopodobnie wykorzystywały RNA zamiast DNA. RNA ma budowę prostszą od DNA, a ponadto potrafi wypełniać inne funkcje, które byłyby przydatne dla pierwszych organizmów.

Szostakowi udało się wyposażyć protokomórki w ładunek RNA. Kolejnym krokiem było nakłonienie ich do powielania RNA – tak, aby każda komórka potomna miała identyczny zestaw genów.

Cząsteczki RNA potrafią tworzyć kopie samych siebie z mieszaniny mniejszych cząsteczek - nukleotydów, będących „literami alfabetu” kodu genetycznego. Nukleotydy dopasowują się do istniejącego RNA i łączą z nim.

W warunkach laboratoryjnych powielanie RNA wymaga pomocy ze strony jonów magnezu lub podobnych naładowanych cząsteczek. Jednak w przypadku protokomórek jony magnezu reagują z kwasami tłuszczowymi, co prowadzi do rozpadu otaczającej je błony. Nowo powstałe RNA są uwalniane do otoczenia i ulegają rozproszeniu.

Po wielu próbach naukowcom udało się ustabilizować protokomórki dzięki odrobinie cytrynianu – soli kwasu cytrynowego, obecnego w cytrynach i innych cytrusach. Związany z cytrynianem jon magnezu nie reaguje z kwasami tłuszczowymi, ale nie przeszkadza w tworzeniu kopii RNA. Dzięki temu RNA się powiela, a komórki nie ulegają rozpadowi.

Cytrynian występuje w wielu współczesnych organizmach, jednak nie wiadomo, czy był obecny na Ziemi 4 miliardy lat temu, gdy powstawało życie. Szostak bada również możliwość zastąpienia cytrynianu małymi peptydami, które również potrafią wiązać magnez. Na razie żaden nie okazał się jednak równie skuteczny.

Metoda Szostaka jest bardzo prosta - nie wykorzystuje żadnych enzymów do kopiowania RNA. Dalsze badania będą miały na celu uzyskanie komórek lepiej naśladujących żywe organizmy – np. szybciej i dokładniej kopiujących informacje genetyczne.

Alternatywne podejście promuje Philipp Holliger z brytyjskiego MRC Laboratory of Molecular Biology w Cambridge. Ponieważ RNA potrafi działać jak enzym, Holliger próbuje stworzyć z RNA "enzym" zdolny do samopowielania, przyspieszający swój naturalny proces kopiowania. Niedawno udało mu się uzyskać fragment RNA zdolny do kopiowania nici RNA dłuższych niż on sam. (PAP)

pmw/ mrt/