რნმ სამყაროს ჰიპოთეზის თანახმად, სიცოხლე მაშინ აღმოცენდა, როცა რნმ-ის მოლეკულებმა განივითარეს საკუთარი თავის მეტი ასლის შექმნის უნარი. ახლახან, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს რნმ-ის მოლეკულა, რომელსაც თითქმის ამის გაკეთება შეუძლია — ყველა ძირითადი ნაბიჯის შესრულება, მაგრამ არა ყველასი ერთდროულად.
„დიდი ხნის განმავლობაში ვცდილობდით მიგვეღწია იმ წერტილამდე, სადაც საკუთარი თავის დარწმუნებას შევძლებდით, რომ შესაბამის პირობებში, რნმ-ს საკუთარი თავის წარმოქმნა შეუძლია. ვფიქრობ, ჩვენი კვლევა გვაჩვენებს, რომ ეს შესაძლებელია“, — ამბობს ლონდონის მოლეკულური ბიოლოგიის MRC ლაბორატორიის მკვლევარი ფილიპ ჰოლიგერი.
ცოცხალ უჯრედებში, ცილები ასრულებენ ისეთ მნიშვნელოვან ფუნქციებს, როგორიცაა ქიმიური რეაქციების კატალიზება; მათი წარმართვის რეცეპტები შენახულია ორჯაჭვიან დნმ-ის მოლეკულებში. რნმ წარმოადგენს დნმ-ის ქიმიურ ბიძაშვილს, რომელიც როგორც წესი, ერთჯაჭვიანი ფორმით არსებობს.
ინფორმაციის შესანახად ის ისეთივე კარგი არ არის, როგორც დნმ, რადგან უფრო ნაკლებად სტაბილურია, მაგრამ შეუძლია რაღაც ისეთი, რაც დნმ-ს არ ძალუძს — დაკეცვა ცილის წარმოსაქმნელად, მაგალითად, ფერმენტების, რომელთაც ქიმიური რეაქციების კატალიზება შეუძლიათ. ვინაიდან რნმ-ს ინფორმაციის შენახვაც შეუძლია და კატალიზატორის როლის შესრულებაც, ჯერ კიდევ 1960-იან წლებში გაჩნდა მოსაზრება, რომ სიცოცხლე შეიძლება აღმოცენდა რნმ მოლეკულებით, რომლებსაც საკუთარი წარმოქმნის კატალიზება შეუძლიათ.
თუმცა, ასეთი მოლეკულების პოვნა ნამდვილად რთული აღმოჩნდა. მკვლევრებს დიდი ხნის განმავლობაში მიაჩნდათ, რომ თვითგამრავლებადი რნმ შედარებით დიდი და კომპლექსური უნდა ყოფილიყო, თუმცა, აღმოჩნდა, რომ დიდი რნმ-ების გაშლა მათი რეპლიკაციისთვის ძალიან რთულია.
უფრო მეტიც, მიუხედავად იმისა, რომ დადასტურებულია, რომ შედარებით მოკლე რნმ-ის მოლეკულები შეიძლება სპონტანურად წარმოიქმნას შესაბამის პირობებში, ნაკლებად სავარაუდოა, რომ ამის გაკეთება დიდმა მოლეკულებმა შეძლონ.
„ამან გვაფიქრებინა, რომ იქნებ ვცდებოდით. იქნებ ამ პროცესის წარმართვა შეეძლოს რაღაც მარტივს, პატარას. ასე რომ, ძებნა დავიწყეთ და ერთი ვიპოვეთ კიდეც“, — ამბობს ჰოლიგერი.
რნმ შედგება საშენი მასალებისგან, რომელსაც ნუკლეოტიდები ეწოდებათ. მკვლევართა ჯგუფმა დაიწყო ტრილიონი შემთხვევითი თანმიმდევრობის გენერირებით, რომლებიც 20, 30 ან 40 ნუკლეოტიდის სიგრძის იყო. მათგან გამოარჩიეს სამი, რომლებსაც შეუძლიათ ისეთი რეაქციების განხორციელება, როგორიცაა ნუკლეოტიდების შეერთება. სამივე გაერთიანდა და ევოლუციის რამდენიმე რაუნდი გაიარა — თანმიმდევრობის ნაწილების შემთხვევითი შეცვლა ანუ მუტაცია და უკეთ შესრულებული ვარიანტების შერჩევა.
შედეგად მიღებული მოლეკულა, სახელად QT45, სულ რაღაც 45 ნუკლეოტიდის სიგრძისაა. ტუტე წყალში, რომლის ტემპერატურა ოდნავ აღემატება გაყინვას, მას შეუძლია გამოიყენოს ერთჯაჭვიანი რნმ, როგორც ნიმუში დამატებითი ჯაჭვების შესაქმნელად — ამისათვის, ერთმანეთთან აერთებს ორი ან სამი ნუკლეოტიდის მოკლე ჯაჭვებს, მათ შორის, ქმნის საკუთარი თანმიმდევრობის შემავსებ თანმიმდევრობას.
„ამჟამად ის საკმაოდ ნელი და დაბალი მოსავლიანობისაა, მაგრამ გასაკვირი არც არის“, — ამბობს ჰოლიგერი.
QT45-ს ასევე შეუძლია, ამ შემავსებელი ჯაჭვებისგან საკუთარი თავის უფრო მეტი ასლის დამზადება.
„პირველად ისტორიაში, ეს არის რნმ-ის ნაწილი, რომელსაც საკუთარი თავისა და მისი დამშიფრავი ჯაჭვის დამზადება შეუძლია; და ეს თვითრეპლიკაციის შემადგენელი ორი რეაქციაა“, — ამბობს ჰოლიგერი.
თუმცა, ჯგუფმა ვერ მოახერხა ორივე რეაქციის ერთსა და იმავე კონტეინერში განხორციელება. ახლა მათი გეგმაა როგორც მოლეკულის შემდგომი განვითარება, ასევე ექსპერიმენტები ისეთ პირობებში, როგორიცაა გაყინვა-გალღობის ციკლები, რათა დადგინდეს, შესაძლებელია თუ არა ორივე რეაქციის ერთდროულად განხორციელება.
ჰოლიგერის განცხადებით, ყველაზე ამაღელვებელი რამ ისაა, რომ მას შემდეგ, რაც სისტემა თვითგამრავლებას დაიწყებს, ის თვითოპტიმიზებული უნდა გახდეს. იმიტომ, რომ შეცდომებით სავსე პროცესი ბევრ ვარიაციას წარმოქმნის, რომელთაგან რამდენიმემ შეიძლება უკეთესად იმუშაოს და უფრო მეტი საკუთარი თავი წარმოქმნას და ასე დაუსრულებლად.
„ჰოლიგერის ლაბორატორიის ახალი შედეგები განსაკუთრებული და მნიშვნელოვანი წინსვლაა, საქმე უფრო ახლოს მიჰყავს სრულად თვითგამრავლებად რნმ-სთან“, — ამბობს გერმანიის გრაიფსვალდის უნივერსიტეტის მკვლევარი საბინ მიულერი.
უისკონსინ-მედისონის უნივერსიტეტის მკვლევარი ზაქარი ადამი ამბობს, რომ ამ შედეგების ალბათ ყველაზე მნიშვნელოვანი ასპექტია თვითსინთეზირების უნარის მქონე საშუალო ზომის რნმ-ოლოგომერული თანმიმდევრობის აღმოჩენა.
მისივე განცხადებით, მხოლოდ 45 ნუკლეოტიდის სიგრძის რნმ-ის თანმიმდევრობების რაოდენობა „წარმოუდგენლად დიდია“. შესაბამისად, ჯგუფმა კარგად იპოვა QT45 მხოლოდ ტრილიონი შემთხვევითი თანმიმდევრობის საწყისი წერტილიდან.
ადრეულ დედამიწაზე, QT45-ის მსგავს მოლეკულებს შეიძლება თვითგამრავლების უნარი ჰქონდათ გარემოში, რომელიც თანამედროვე ისლანდიისას წააგავდა; იყო ყინული, მაგრამ ასევე წარმოდგენილი იყო ჰიდროთერმული აქტივობა, რომელიც გაყინვა-გალღობის ციკლებს წარმართავდა და pH გრადიენტებს ქმნიდა. ჰოლიგერის აზრით, ძირითადი კომპონენტების იზოლირებისთვის საჭირო იქნებოდა გარკვეული სახის დაყოფა (კომპარტმენტალიზაცია), მაგრამ ამის მრავალი გზა არსებობს, ყინულებში გამდნარი წყლის ჯიბეებით დაწყებული, უჯრედის მსგავსი ვეზიკულებით დამთავრებული, რომლებიც სპონტანურად წარმოიქმნება ცხიმოვანი მჟავებისგან.
კვლევა ჟურნალ Science-ში გამოქვეყნდა.
მომზადებულია New Scientist-ის მიხედვით.
