Najmniejszy ekosystem świata?

| Nauki przyrodnicze
William G. Scott, licencja GNU FDL

Procesy ewolucji i specjalizacji mogą zachodzić nawet w przypadku... pojedynczych cząsteczek RNA - udowadniają naukowcy z instytutu Scripps. To istotny krok ku zrozumieniu procesu powstawania życia na Ziemi.

Odkrycia dokonała dr Sarah Voytek. Badaczka przygotowała w warunkach laboratoryjnych dwa rodzaje tzw. enzymatycznego RNA, a następnie wymieszała je ze sobą i badała ich wzajemne oddziaływania.

Powszechnie uważa się, że różne formy enzymatycznego RNA mogły być pierwszymi ziemskimi tworami wykazującymi niektóry cechy organizmów żywych. Świadczą o tym dwie istotne cechy tych cząsteczek: zdolność do przechowywania informacji, zapisanej jako sekwencja nukleotydów w nici RNA, a także właściwości umożliwiające powielanie własnej struktury i informacji genetycznej. Molekuły takie stanowią dzięki temu interesujący model do badań nad ewolucją. 

Aby sprawdzić, czy dwa rodzaje RNA mogą na siebie oddziaływać podobnie do dwóch gatunków organizmów żywych, dr Voytek zsyntetyzowała dwa rodzaje enzymatycznego RNA. Oba posiadały zdolność do replikacji, lecz proces ten wiązał się z występowaniem mutacji. Jak wykazała badaczka, po pewnym czasie formy niezdolne do wydajnego namnażania zanikały, zaś liczba cząsteczek replikujących się szybko wzrastała.

Wyjątkowo ciekawe zjawisko zaobserwowano po zmieszaniu oba rodzajów cząsteczek. Umieszczono je w środowisku zawierającym pięć różnych substancji, które mogły co prawda zostać wbudowane do powstających molekuł, lecz nigdy wcześniej nie uczestniczyły w ewolucji któregokolwiek rodzaju RNA. Efektem doświadczenia była wyraźna specjalizacja poszczególnych "gatunków" - każdy z nich zmutował do postaci umożliwiającej optymalne wykorzystanie określonego składnika, lecz jednocześnie przestawał wykorzystywać związki używane przez cząsteczki z drugiej grupy.

Po kilkuset rundach replikacji zaobserwowano jeszcze jedno interesujące zjawisko: zmianę schematu namnażania. Podczas, gdy jeden z "gatunków" RNA pochłaniał niezwykle duże ilości substratów, drugi zużywał zasoby nieco wolniej, lecz pojedyncza tura namnażania kończyła się dla niego wytworzeniem trzykrotnie większej liczby cząsteczek potomnych. Do złudzenia przypomina to różne strategie rozrodcze w świecie ożywionym, gdzie jedne zwierzęta składają tysiące jaj rocznie, zaś inne rodzą nieliczne potomstwo, lecz sprawują nad nim troskliwą opiekę.

Prowadzenie badań w skali pojedynczych cząsteczek ma głęboki sens, ponieważ do niedawna brakowało przekonujących danych na temat możliwego scenariusza transformacji form nieożywionych w ożywione. Eksperymenty podobne do tych prowadzonych przez dr Voytek mogą więc stać się niezwykle istotne dla naszego pojmowania procesu ewolucji i rozwoju życia na Ziemi.

ewolucja ekosystem RNA mutacje