Wie begann das Leben?

Behind the Scenes Artikel wurde LiveScience in Zusammenarbeit mit der National Science Foundation zur Verfügung gestellt.

Noch bevor Charles Darwin seine Evolutionstheorie 1859 vorgeschlagen, hatten Wissenschaftler die ganzen Welt versucht zu verstehen, wie Leben angefangen hat. Wie nicht-lebenden Moleküle, die den jungen Erde Mähdrescher zu bilden die erste Lebensform abgedeckt?

Chemiker Nicholas Hud ist seit mehr als einem Jahrzehnt auf dieses Problem am Georgia Institute of Technology tätig. Er und seine Schüler haben entdeckt, dass kleine Moleküle als "molekulare Hebammen" helfen, die Bausteine des Lebens genetischen Material Form lange Ketten gehandelt haben könnte, und können bei der Auswahl der Basenpaare der DNA-Doppelhelix unterstützt haben.

Die Entdeckung ist ein wichtiger Schritt in den Bemühungen um die Evolution des Lebens ganz an den Anfang zurück zu den frühesten selbstreplizierenden Molekülen zu verfolgen.

"Wir arbeiten, um aufzudecken, wie ähnlich RNA und DNA-Moleküle auf der Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren erschien," sagte Hud. "Vor ein paar Jahren wir vorgeschlagen, eine Theorie, dass kleine, einfache Moleküle als Vorlagen für die Produktion der ersten RNA-ähnliche Moleküle gehandelt. Viele dieser kleinen Molekülen oder molekulare Hebammen, würde zusammen gearbeitet haben, um RNA durch spontan mischen und Montage mit den chemischen Bausteinen der RNA produzieren."

Im heutigen Leben RNA ist in allen Zellen und ist verantwortlich für die Übertragung von genetischen Informationen von DNA zu Proteinen. Viele Wissenschaftler glauben, dass RNA, oder etwas ähnliches, RNA, war das erste Molekül auf der Erde selbst replizieren und beginnen den Prozess der Evolution, die weiter fortgeschrittenen Formen des Lebens, einschließlich der Menschen geführt.

Vor kurzem, Hud und sein Team eine Entdeckung gemacht, die weiter ihre Theorie fördert bestimmte Moleküle geholfen, die ersten RNA und DNA-Moleküle zu bilden.

"Wir haben festgestellt, dass das Molekül Interkalation kurze Polymere von Nukleinsäuren, bekannt als Oligonukleotide, bei der Bildung länger Polymere behilflich sein kann. Interkalation können auch die Struktur der Basenpaare, die beiden Stränge der DNA zusammenhalten."

Eines der größten Probleme dabei, ein Polymer zu bilden ist, dass es mit zunehmender seiner beiden Enden oft miteinander reagieren statt zu längere Ketten bilden. Das Problem ist bekannt, wie Biosyntheseschritt Strang. HUD und sein Forschungsteam entdeckt, dass mithilfe eines Moleküls, das zwischen zwei benachbarten Basenpaare der DNA, bekannt als ein Intercalator binden können sie kurze Stücke von DNA und RNA zusammen in einer Art und Weise bringen können, die ihnen viel längere Moleküle schaffen hilft.

"Haben Sie die Intercalator vorhanden, erhalten Sie Polymere. Mit keine Intercalator, es funktioniert nicht, es ist so einfach, "Hud erklärt.

HUD und sein Team auch getestet, wie viel Einfluss ein Hebamme Molekül hätten auf die Schaffung der Watson-Crick-Basenpaaren, aus denen sich die Struktur der DNA (A mit T, und G Paare mit C). Sie fanden, dass das Basenpaar matching die Hebamme anwesend während der Reaktion abhängig war. Interkalation war sehr hilfreich für die Bildung von Polymeren mit bestimmten Watson-Crick-Basenpaare der DNA. Ein weiteres Molekül, dass sie aza3 gemacht Polymere in denen jedes A base anrufen paart sich mit einer anderen A.

"In unserem Experiment, wir fanden, dass die Hebamme-Moleküle, die wir verwendet einen direkten Einfluss auf die Art von Basenpaaren, die gebildet werden," sagte Hud. "Wir sagen nicht, dass die Interkalation war die ursprüngliche Hebamme, aber wir haben gezeigt, dass das Prinzip der ein kleines Molekül funktioniert wie eine Hebamme ist."

"Wir suchen nun für die Identität eines Moleküls, die geholfen haben, die die erste genetische Polymere, eine Art"selbstlose"Molekül zu machen, die war nicht Teil der ersten genetischen Polymere, aber war entscheidend für die Bildung", fügte er hinzu.

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Anmerkung der Redaktion: Diese Forschung wurde unterstützt durch die National Science Foundation (NSF), die Bundesagentur für angeklagt Finanzierung von Grundlagenforschung und Ausbildung in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik. Meinungen, Erkenntnisse und Schlussfolgerungen oder Empfehlungen ausgedrückt in diesem Material sind die des Autors und spiegeln nicht unbedingt die Ansichten von der National Science Foundation. Sehen den Blick hinter die Kulissen Archiv.