Naukowcy z Wielkiej Brytanii sugeruja, ze pierwotna zupa byla goraca
Zespół badaczy z Wielkiej Brytanii przedstawił nową teorię wyjaśniającą, dlaczego język naszych genów jest bardziej skomplikowany niż potrzeba. Co więcej, w swoim artykule sugerują, że pierwotna zupa, z której powstało życie na Ziemi, była gorąca a nie zimna, jak sądzi wielu naukowców. W opracowaniu opublikowanym w tym miesiącu w czasopiśmie Journal of Molecular Evolution, naukowcy z Uniwersytetu w Bath opisują nową teorię, która, jak sądzą, mogłaby rozwiązać zagadkę nurtującą naukowców od chwili odczytania języka DNA. W roku 1968 M. Nirenberg, HG Khorana i R Holley otrzymali Nagrodę Nobla za ustalenie, w jaki sposób na podstawie kodu genetycznego produkowane są białka. Odkryli oni, że trzyliterowe "słowa" - nazywane kodonami - są odczytywane z DNA, a następnie "tłumaczone" na jeden z 20 aminokwasów. Aminokwasy są łączone w łańcuchy w sekwencji narzuconej przez kod DNA i przyjmują skomplikowaną strukturę przestrzenną, tworząc określone białko. Ponieważ "alfabet" DNA zawiera cztery litery - określającymi zasady - w słowniku DNA występują 64 trzyliterowe słowa: wszystkie możliwe matematyczne kombinacje czterech liter połączonych w trójki. Naukowców od dawna zastanawiało, dlaczego w słowniku DNA istnieją aż 64 możliwe słowa, i żadna z dziesiątek teorii proponujących wyjaśnienie tej zagadki nie okazała się prawdziwa. Dr Jean van den Elsen z Wydziału Biologii i Biochemii mówi: - Od czasu odkrycia mechanizmu działania kodu genetycznego naukowców zastanawiało, dlaczego jest tak dużo kodonów w porównaniu z liczbą aminokwasów. Oznaczało to, że kod genetyczny nie posiadał takiej matematycznej jasności, jakiej oczekuje się od czegoś tak podstawowego dla życia na Ziemi. Jedną z cech kodu genetycznego są grupy kodonów, z których wszystkie prowadzą do translacji (przekształcenia) w ten sam aminokwas. Leucyna na przykład może być kodowana przez sześć różnych kodonów. Jednak inne aminokwasy o równie ważnych funkcjach, kodowane w takich samych ilościach, mają tylko jeden kodon kodujący. Nowa teoria opiera się na koncepcji sformułowanej po raz pierwszy przez F. Cricka - jednego z ojców struktury DNA - zgodnie z którą trzyliterowy kod wykształcił się z prostszego kodu dwuliterowego, chociaż profesor Crick sądził, że różnica w liczbie była po prostu przypadkiem "zamrożonym w czasie". Naukowcy z Uniwersytetu w Bath przypuszczają, że ten pierwotny kod dwuelementowy był odczytywany trójkami - ale aktywnie kodowane były tylko pierwsze dwie ("prefiksowe"), albo ostatnie dwie ("sufiksowe") pary zasad. Tworząc kombinacje układów tych kodów dwuelementowych naukowcy mogą odtworzyć tabelę aminokwasów - wyjaśniając dlaczego niektóre z nich mogą być kodowane przez grupy dwóch, czterech lub sześciu kodonów. Mogą oni także pokazać, jak grupy zdolnych do mieszania z wodą (hydrofilowych) i niezdolnych do mieszania z wodą (hydrofobowych) aminokwasów w naturalny sposób pojawiają się w tabeli, powstając z zachodzących na siebie kodonów "prefiksowych" i "sufiksowych". - Kiedy nasza teoria systemu dwuelementowego zostanie zastosowana do systemu trójelementowego, uzyskujemy dokładne dopasowanie do ilości i zakresu aminokwasów, które widzimy dzisiaj - powiedział dr van den Elsen. - Ta prosta teoria tłumaczy wiele niewyjaśnionych cech obecnego kodu genetycznego. Nowa teoria zwraca też uwagę na dwa aminokwasy, które mogą być wyłączone z systemu dwuelementowego i są prawdopodobnie stosunkowo nowymi "nabytkami" w kodzie genetycznym. Ponieważ aminokwasy te - glutamina i asparagina - nie są w stanie zachować swojej struktury w wysokich temperaturach, sugeruje to, że ciepło spowodowało brak możliwości przyswojenia ich przez kod genetyczny w pewnym momencie w przeszłości. Jedną z możliwych tego przyczyn jest fakt, że ostatni uniwersalny wspólny przodek (Last Universal Common Ancestor - LUCA), z którego wykształciło się całe życie na Ziemi, żył w gorącym oceanie siarkowym lub w kanale cieplnym. Kiedy przeniósł się w zimniejsze warunki, mógł włączyć te dwa dodatkowe aminokwasy i przekształcić się w bardziej skomplikowane organizmy. Dostarcza to dalszych materiałów do dyskusji, czy życie wyłoniło się z gorącej czy z zimnej pierwotnej zupy. - W naszym DNA i w strukturze naszych komórek ukryte są wciąż pozostałości bardzo starego prostego kodu - wyjaśnia dr van den Elsen, wskazując na kilka cząsteczek uczestniczących w syntezie białek, które uwzględniają tylko pary zasad w kodonach trójelementowych. - W miarę jak kod ewoluował, pojawiały się możliwości jego adaptacji i przyjmowania nowych aminokwasów. Czy możemy kiedyś uzyskać pełny zestaw 64 aminokwasów, tego nie wiem. Kompromis między słownikiem aminokwasów a jego skutecznością w minimalizowaniu błędów mógł spowodować utrwalenie się kodu genetycznego w jego obecnym kształcie - konkluduje.
Kraje
Zjednoczone Królestwo