Origin-Of-Life Story Heeft Zijn Ontbrekende Schakel Gevonden

{h1}

Onderzoekers hebben een ontbrekende schakel gevonden om uit te leggen hoe de chemische soep die bestond op de vroege aarde leidde tot de complexe moleculen die nodig waren voor het leven.

Hoe begon het leven op aarde? Het was een van de grootste mysteries van de moderne biologie: hoe leidde de chemische soep die bestond op de vroege aarde tot de complexe moleculen die nodig waren om levende, ademende organismen te creëren? Nu zeggen onderzoekers dat ze de ontbrekende schakel hebben gevonden.

Tussen 4,6 miljard en 4,0 miljard jaar geleden was er waarschijnlijk geen leven op aarde. Het oppervlak van de planeet was eerst gesmolten en zelfs toen het afkoelde, werd het verpulverd door asteroïden en kometen. Het enige dat bestond waren eenvoudige chemicaliën. Maar ongeveer 3,8 miljard jaar geleden stopte het bombardement en ontstond er leven. De meeste wetenschappers denken dat de "laatste universele gemeenschappelijke voorouder" - het wezen waaruit alles op aarde neerdaalt - ongeveer 3,6 miljard jaar geleden verscheen.

Maar precies hoe dat wezen ontstond, heeft wetenschappers lang in de war gebracht. Hoe heeft de chemie van eenvoudige koolstofgebaseerde moleculen bijvoorbeeld geleid tot de opslag van informatie van ribonucleïnezuur of RNA? Het RNA-molecuul moet informatie opslaan om voor eiwitten te coderen. (Eiwitten in de biologie doen meer dan spieren opbouwen - ze reguleren ook tal van processen in het lichaam.)

Het nieuwe onderzoek - dat twee onderzoeken omvat, een onder leiding van Charles Carter en een onder leiding van Richard Wolfenden, beiden van de Universiteit van North Carolina - suggereert een manier voor RNA om de productie van eiwitten te beheersen door te werken met eenvoudige aminozuren die niet nodig zijn de meer complexe enzymen die tegenwoordig bestaan. [7 Theorieën over de oorsprong van het leven op aarde]

Ontbrekende RNA-link

Deze link zou deze kloof in kennis overbruggen tussen de oorspronkelijke chemische soep en de complexe moleculen die nodig zijn om het leven op te bouwen. De huidige theorieën zeggen dat het leven op aarde begon in een 'RNA-wereld', waarin het RNA-molecuul de vorming van het leven leidde, pas later op een achterbank naar het DNA, wat efficiënter hetzelfde eindresultaat kon bereiken. Net als DNA is RNA een spiraalvormig molecuul dat informatie kan opslaan of doorgeven. (DNA is een dubbelstrengige helix, terwijl RNA enkelstrengs is.) Veel wetenschappers denken dat de eerste RNA-moleculen bestonden in een oer-chemische soep - waarschijnlijk plassen water op het aardoppervlak miljarden jaren geleden. [Foto-tijdlijn: hoe de aarde gevormd]

Het idee was dat de allereerste RNA-moleculen gevormd uit collecties van drie chemische stoffen: een suiker (een ribose genaamd); een fosfaatgroep, een fosforatoom verbonden met zuurstofatomen; en een basis, die een ringvormig molecuul is van koolstof, stikstof, zuurstof en waterstofatomen. RNA had ook nucleotiden nodig, gemaakt van fosfaten en suikers.

De vraag: Hoe kwamen de nucleotiden samen binnen de soepele chemicaliën om RNA te maken? John Sutherland, een chemicus aan de universiteit van Cambridge in Engeland, publiceerde in mei een onderzoek in het tijdschrift Nature Chemistry waaruit bleek dat een op cyanide gebaseerde chemie twee van de vier nucleotiden in RNA en vele aminozuren kon maken.

Dat gaf echter nog steeds vragen. Er was geen goed mechanisme om nucleotiden samen te voegen om RNA te maken. Noch leek er een natuurlijke manier te zijn voor aminozuren om samen te binden en eiwitten te vormen. Vandaag doet adenosine-trifosfaat (ATP) het werk van het koppelen van aminozuren aan eiwitten, geactiveerd door een enzym dat aminoacyl-tRNA-synthetase wordt genoemd. Maar er is geen reden om aan te nemen dat dergelijke chemicaliën ongeveer miljarden jaren geleden bestonden.

Ook moeten eiwitten op een bepaalde manier worden gevormd om goed te kunnen functioneren. Dat betekent dat RNA hun formatie moet kunnen leiden - het moet voor hen "coderen", zoals een computer die een programma draait om een ​​taak uit te voeren.

Carter merkte op dat het pas in het afgelopen decennium of twee was dat wetenschappers in staat waren om de chemie te dupliceren die RNA eiwitten laat maken in het laboratorium. "Kort gezegd was de enige manier om RNA te krijgen, eerst mensen evolueren," zei hij. "Het doet het niet alleen."

Perfecte maten

In een van de nieuwe onderzoeken keek Carter naar de manier waarop een molecuul genaamd "transfer RNA" of tRNA reageert met verschillende aminozuren.

Ze ontdekten dat één uiteinde van het tRNA aminozuren kon helpen sorteren op hun vorm en grootte, terwijl het andere uiteinde zich kon verbinden met aminozuren met een bepaalde polariteit. Op die manier zou dit tRNA-molecuul kunnen dicteren hoe aminozuren samenkomen om eiwitten te maken, evenals de uiteindelijke eiwitvorm bepalen. Dat is vergelijkbaar met wat het ATP-enzym vandaag doet, door het proces te activeren dat aminozuren aan elkaar rijgt om eiwitten te vormen.

Carter vertelde WordsSideKick.com dat het vermogen om te discrimineren op basis van grootte en vorm een ​​soort "code" vormt voor eiwitten die peptiden worden genoemd, die helpen om de helixvorm van RNA te behouden.

"Het is een tussenstap in de ontwikkeling van genetische codering," zei hij.

In de andere studie testten Wolfenden en collega's de manier waarop eiwitten vouwen in reactie op temperatuur, omdat het leven op de een of andere manier ontstond uit een spreekwoordelijke kookpot met chemicaliën op de vroege aarde. Ze keken naar de bouwstenen van het leven, aminozuren en hoe ze verdelen in water en olie - een eigenschap die hydrofobiciteit wordt genoemd. Ze ontdekten dat de relaties van de aminozuren consistent waren, zelfs bij hoge temperaturen - de vorm, grootte en polariteit van de aminozuren zijn van het grootste belang wanneer ze samen worden geregen om eiwitten te vormen die specifieke structuren hebben.

"Wat we hier vragen is:" Zijn de regels voor vouwen anders geweest? ", Zei Wolfenden.Bij hogere temperaturen veranderen sommige chemische relaties omdat er meer thermische energie is. Maar dat was hier niet het geval.

Door te laten zien dat het voor tRNA mogelijk is om onderscheid te maken tussen moleculen en dat de koppelingen zonder "hulp" kunnen werken, denkt Carter dat hij een manier heeft gevonden om de informatieopslag van chemische structuren zoals tRNA te laten ontstaan ​​- een cruciaal stuk van het doorgeven van genetische eigenschappen. Gecombineerd met het werk aan aminozuren en temperatuur, biedt het inzicht in hoe het vroege leven zich kan hebben ontwikkeld.

Dit werk beantwoordt nog steeds niet de ultieme vraag hoe het leven begon, maar het laat wel een mechanisme zien voor het verschijnen van de genetische codes die doorgegeven worden aan overerfde eigenschappen, waardoor de evolutie aan het rollen was.

De twee studies zijn gepubliceerd in het nummer van 1 juni van het tijdschrift Proceedings van de National Academy of Sciences.

Volg ons @wordssidekick, Facebook & Google+. Oorspronkelijk artikel over WordsSideKick.com.


Video Supplement: Expeditie Limburg: Dubois - TRAILER.




Onderzoek


Light Shed On Origin Of Antarctica'S Buried Mountains
Light Shed On Origin Of Antarctica'S Buried Mountains

Rhino Komt Aan In Chicago Zoo
Rhino Komt Aan In Chicago Zoo

Science Nieuws


200 Miljoen Eieren Herinnerd: Hoe Komt Salmonella Toch In Eieren?
200 Miljoen Eieren Herinnerd: Hoe Komt Salmonella Toch In Eieren?

Fast-Acting Depression Drug Verbetert De Symptomen In Uren
Fast-Acting Depression Drug Verbetert De Symptomen In Uren

Foto'S: 15 Insecten En Spinnen Die Je Thuis Kunnen Delen
Foto'S: 15 Insecten En Spinnen Die Je Thuis Kunnen Delen

Hoe Zich Voorbereiden Op De Benoeming Van Een Arts
Hoe Zich Voorbereiden Op De Benoeming Van Een Arts

Nieuwe Identiteit Voor Arctic Explorer Komt 140 Jaar Later Naar Voren
Nieuwe Identiteit Voor Arctic Explorer Komt 140 Jaar Later Naar Voren


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com