Wissenschaftler des Salk-Instituts haben einen bedeutenden Durchbruch im Verständnis der darwinschen Evolution auf molekularer Ebene durch RNA erzielt.
RNA könnte den Schlüssel zum Ursprung des Lebens auf der Erde in sich tragen. In einer kürzlich durchgeführten Studie enthüllten Forscher des Salk-Instituts ein RNA-Enzym, das in der Lage ist, andere RNA-Stränge mit hoher Präzision zu replizieren und gleichzeitig das Aufkommen neuer Varianten zu ermöglichen. Diese bemerkenswerte Fähigkeit zur Evolution stellt die RNA in den Mittelpunkt der frühesten Formen der Evolution und deutet auf eine präbiotische Welt hin, die von diesen Molekülen dominiert wurde, bevor DNA und Proteine auftraten.
Dieses Konzept, bekannt als die Hypothese der "RNA-Welt", schlägt vor, dass das Leben in einer Umgebung begann, in der RNA eine zentrale Rolle spielte, nicht nur bei der Speicherung genetischer Informationen, sondern auch bei der Förderung der für das Leben essentiellen chemischen Reaktionen. Die Entdeckung eines RNA-Enzyms, das in der Lage ist, andere RNA-Stränge mit großer Genauigkeit zu replizieren, bietet eine bedeutende Unterstützung für diese Hypothese.
Im Mittelpunkt dieser Forschung steht die Replikationsgenauigkeit. Wissenschaftler haben lange danach gestrebt zu verstehen, wie genetische Informationen mit ausreichender Genauigkeit kopiert werden können, um das Entstehen und die Diversifizierung des Lebens zu ermöglichen. Die kürzlich vom Salk-Institut entwickelten RNA-Enzyme führen entscheidende Mutationen ein, die diese Präzision erheblich verbessern und den Weg zum Verständnis der Evolution der ersten Lebensformen ebnen.
RNA-Sequenzen, die von einer Polymerase mit geringerer Treue kopiert werden, weichen im Laufe der Zeit von ihrer Originalsequenz ab und verlieren ihre Funktion, während jene, die von einer Polymerase mit höherer Treue katalysiert werden, ihre Funktion behalten und sich zu besser geeigneten Sequenzen entwickeln.
Kredit: Salk Institute Die Experimente zeigten, dass diese Enzyme nicht nur in der Lage sind, funktionale RNA-Moleküle treu zu replizieren, sondern auch das Auftreten neuer Varianten ermöglichen, wodurch ihre evolutionäre Eignung erhöht wird. Dieses Phänomen veranschaulicht, wie die darwinsche Evolution, die von Charles Darwin als "Abstammung mit Modifikation" beschrieben wurde, sich auf molekularer Ebene manifestiert haben könnte, lange bevor komplexes zelluläres Leben entstand.
Die Studie zeigt ebenfalls, wie natürliche Selektion auf einer grundlegenden Ebene funktioniert haben könnte, was die Grundlage für die Vielfalt und Komplexität des Lebens legt, die wir heute beobachten. Indem wir die Rolle der RNA in den frühesten Stadien der Evolution besser verstehen, hoffen Wissenschaftler, Leben auf Basis von RNA unter Laborbedingungen nachzubilden und bieten damit neue Perspektiven auf den Ursprung des Lebens auf der Erde und möglicherweise auf anderen Planeten.
Diese Forschung hebt die entscheidende Bedeutung der Replikationsgenauigkeit in der Evolution hervor und eröffnet spannende Wege für zukünftige Forschungen zu den Ursprüngen des Lebens. Die Möglichkeit, autarkes Leben auf Basis von RNA im Labor zu erschaffen, könnte in den kommenden Jahrzehnten in greifbarer Nähe sein und markiert einen Meilenstein in unserem Verständnis des Lebens selbst.
Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences