Félúton a vírusok felé: különös RNS-t rejtenek a hévforrások

Hogyan keletkezhetett az élet? Talán ez az a kérdés, amire azóta keresi a választ az emberiség, amióta tudatra ébredt, számos gyönyörű legendát, mítoszt, kultúrák alapját köszönhetjük e kérdésnek. A tudomány korában már azt szeretnénk megtudni, milyen biokémiai folyamatok vezettek el a ma ismert élet működéséhez, hogyan alakultak ki az örökítőanyag egységei, vagy az életet működtető fehérjék?

A Cukubai Egyetem kutatói nemrégiben azt vizsgálták meg, hogy vajon hol képesek fennmaradni önmaguk másolására (önreplikációra) képes RNS-ek. Eredményeikről a Nature Communications folyóiratban számoltak be.

Az élőlények szaporodása a DNS-en alapul, azonban rengeteg szerepe van az RNS-nek is. Ez az egyszerűbb molekula régóta szerepel az élet kialakulásának elméleteiben, feltételezhetően először ez jöhetett létre.

Anélkül, hogy a molekula képes lenne önmagát pontosan lemásolni, nem lehet semmilyen információt átörökíteni. Mivel jóval egyszerűbb a kettős spirált alkotó DNS-nél, ezért is feltételezik sokan, hogy az élet először egy RNS-világ volt, RNS-alapú öröklődéssel, evolúcióval.

A japán kutatók most arról számoltak be, hogy olyan, gyűrű alakúnak tűnő RNS-molekulákat kerestek és fedeztek fel, amelyek extrém környezetben, savas, forró vulkáni hévforrások mikrobaközösségeiben fordulnak elő.

Miért fontos, hogy feltehetően gyűrű alakú ez a molekula?

Egyelőre kézzel fogható bizonyítéka nincs, de minden jel arra mutat, hogy ez az RNS gyűrű formában található meg. Amennyiben egy RNS egyszerű szál, úgy azt az enzimek könnyen megkurtítják, lebontják – a gyűrűknek viszont nincs végződésük, így nehezebben találnak rajtuk fogást az enzimek is. Ez gyakorlatilag valamiféle garanciát jelent arra, hogy hosszabb ideig fennmaradhat az ilyen RNS.

A másik ok, amiért fontosnak tartják a kutatók a gyűrű alakzatot, az az, hogy a legegyszerűbb ismert replikátorok is gyűrűk. Ezek a viroidok, az olyan, egyetlen szálból álló, egyszerű gyűrű alakú RNS-molekulák, amelyeknek se burkolatuk nincs, se fehérjét kódoló szakasz nincs bennük, mégis lemásolják őket, ha megfelelő sejtbe kerülnek.

Az ősi időkben – ha feltételezzük az RNS-világ elmélet igazságát – létezhettek olyan enzimek, amelyek ezt a másoló munkát ellátták. A mai viroidok a sejtekben lévő másoló mechanizmust használják ki. A viroidok kisebbek és egyszerűbbek a jól ismert RNS-vírusoknál, feltételezhetően jóval ősibbek is lehetnek, feltételezhető, hogy szerepük lehetett az élet kialakulásában.

Az élet hajnalát olyan forró vizes környezethez is kötik az elméletek, amelyeket most is vizsgáltak a szakemberek. Akár a tengerek mélyén lévő hévforrások, akár a mai felszíni, vulkáni környezetben lévők olyan extrém környezetet jelentenek, amelyek közt az élet hajnalán is működniük kellett a speciális biokémiai folyamatoknak. A japán kutatók korábban találtak már igen ősinek tartott RNS-vírusokat efféle forró vizes környezetben, emiatt is álltak neki a még egyszerűbb replikátorok keresésének.

Amit sikerrel meg is találtak, és feltehetően gyűrű alakú, az szerkezetében egészen eltér a már ismert replikátoroktól, a kutatók ezért egy új csoporthoz sorolták. Ezek a szerkezetek, mondhatnánk azt is, hogy valamiféle átmeneti lépést képviselnek a rendkívül primitív viroidok és a teljes vírusok közt. Már tudnak – egyetlen – fehérjét kódolni (a valódi vírusok többet is képesek), de még igencsak egyszerűek.

Azt nem mondhatjuk el, hogy ezek, a most talált egyszerű RNS-gyűrűk valamilyen rendkívül ősi replikátor mai képviselői. Az evolúcióban nem ritkaság, hogy egy már összetettebb szerkezet visszaegyszerűsödik, így akár ez is előfordulhatott. Vagyis, ezek az élő példái annak, hogy lehetséges az ilyen átmeneti szerkezet.