Primordiale samenwerking

In dit blog zijn verschillende berichten opgenomen over het RNA, over het ribozym dat uit RNA bestaat en de RNA-wereld. Er is nu opnieuw interessant nieuws over dit primordiale RNA en daar moet wel een blogbericht op volgen. In deze hypothetische uit RNA-bestaande oerwereld, die bestond voordat het DNA zich vormde, werden RNA-moleculen gerepliceerd. Deze replicatie begon wellicht met de simpele aaneenrijging van de eerste basen tot een enkele streng van RNA. Maar mettertijd ontstonden er langere en complexere moleculen die het ribozym konden vormen. Dit laatste RNA-molecule heeft een enzymatische functie en kan de replicatie van het RNA zelf bespoedigen. Ook in de moleculaire wereld is er sprake van efficiënte en minder efficiënte replicatoren die de strijd om grondstoffen wel of niet ‘winnen’. Dit bepaalt uiteindelijk welke moleculen er ‘overleven’.

Hypercycle

Wiskunde-modellen wijzen uit dat replicatie van het eigen molecuul zou uitlopen op een enorme accumulatie van mutaties die het molecuul stuk zouden doen gaan. Reeds in 1971 kwam men uitsluitend via redeneringen tot de slotsom dat er netwerken moesten bestaan van moleculen die elkaars katalyse stimuleerden. Zo ontstond het idee van hypercyclussen waarin molecuul A molecuul B helpt zichzelf te kopiëren, en B helpt C weer, enzovoort totdat de laatste van de cyclus A weer helpt. Dit was allemaal pure theorie. Nu toont het onderzoek aan dat er inderdaad iets dergelijks plaatsvindt in het laboratorium. Het gaat daarbij niet echt om replicatie maar om kleinere fragmenten van verschillende uit bacteriën-geïsoleerde ribozymen die elkaars assemblage katalyseren. Twee fragmenten vormen het ribozym nummer 1 en stimuleren de assemblage van de fragmenten voor ribozym 2 dat op zijn beurt hetzelfde doet voor ribozym 3. Zonder elkaars hulp assembleren ze ook, maar dan veel langzamer.

Het bleek vervolgens dat ook meerdere varianten van dit type ribozym elkaars fragmenten heel efficiënt assembleerden. Bij het samenvoegen van de fragmenten van 48 verschillende varianten van het ribozym ontstonden er enorme netwerken die de assemblage bespoedigden.

Ondanks het feit dat iedereen het er over eens is dat deze studie een indrukwekkend resultaat heeft opgeleverd, bestaat er de kritiek dat het hier niet gaat om zelf replicerende moleculen. Het gaat inderdaad om de assemblage van bestaande fragmenten. Ook Nick Lane, een autoriteit op het gebied van het ontstaan van leven, is onder de indruk, maar betwijfelt of deze netwerken stabiel genoeg zijn om in de primordiale wereld te overleven.

 

Uit: Nature, Nature News & Views, Ed Yong