FMFSP portāls

Izvēlne

Meklēšana

Aptauja

Tu te esi?
Jā, skatos pagātnes notikumus
Jā, meklēju svarīgu informāciju
Jā, bet nejauši iemaldijos

Rezultāti

Foto

2009. gada 12. janvārī 19:39 

Radīta pirmā RNS, kas kopē pati sevi (15)

Viens no cilvēces neatbildētajiem jautājumiem ir dzīvības rašanās uz Zemes. Molekulas, kas varētu kopēt pašas sevi, būtu ļoti svarīgs aspekts, lai izprastu šo procesu. Tās sniegtu priekšstatu pārmantojamībai, kas ir kritisks faktors dzīvības sistēmām. Tagad Scripps pētniecības institūta zinātnieki ir spēruši nozīmīgu soli, atbildot uz šo jautājumu. Zinātnieki pirmo reizi sintezēja RNS fermentu, kas var kopēt pats sevi bez olbaltumvielu vai citu šūnu komponenšu palīdzības, un process var notikt bezgalīgi.

DNS transportē ģenētisko secību augstākajiem organismiem, savukārt RNS veic DNS uzdevumus, piemēram, veido olbaltumvielas. Dzīvības rašanās teorija, ko sauc arī par RNS pasaules modeli, postulē, ka tāpēc, ka RNS var darboties gan kā gēns, gan kā ferments, RNS varētu būt bijusi pirms DNS un proteīniem un darbojusies kā priekštecis dzīvībai. Tomēr ģenētiskas molekulas kopēšanas process, kas tiek uzskatīts par pamatu dzīvībai, šķiet, ir pārāk sarežģīts, iesaistot daudzus proteīnus un citus šūnu komponentus.

Ilgu laiku atpakaļ zinātniekiem ir radies jautājums, vai ir kāds vienkāršāks veids, kā kopēt RNS. Varbūt šāda funkcija jau ir iebūvēta tajā. Daži eksperimenti šajā jomā tika veikti iepriekš, bet neviens nevarēja pierādīt, ka RNS kopija varētu vairoties pati, turklāt darot to bezgalīgi.

Dažus gadus pēc Treisijas Linkolnas (Tracey Lincoln) ierašanās Scripps pētniecības institūtā, lai izstrādātu savu doktora darbu, viņa sāka pētīt RNS replikācijas koncepciju kopā ar padomnieku, prof. Džeraldu Džoisu (Gerald Joyce), kurš ir arī Scripps pētījumu fakultātes dekāns. Abi zinātnieki darbu sāka ar piespiedu pielāgošanās metodi, pazīstamu arī kā "in vitro evolūciju". Eksperimenta mērķis bija paņemt vienu RNS fermentu, kurš jau bija attīstījies laboratorijā un kurš varētu nokopēt sevi. Šis ferments tālāk tiktu uzlabots līdz punktam, kad tas varētu patstāvīgi replicēties.

Linkolna laboratorijā sintezēja lielu RNS fermentu variāciju skaitu, kas tālāk tika testēts evolūcijas procesā, lai iegūtu eksemplārus, kas bija visvairāk pielāgojušies un varēja savienot kopā RNS daļas. Galu galā šis process ļāva komandai attīstīt fermentu, kas ir ļoti efektīvs replikators. Pilnveidotais ferments piepildīja pētījuma mērķus, būdams spējīgs nepārtraukti kopēt sevi.

Kopēšanas sistēma faktiski ietver divus fermentus, kur katrs sastāv no divām apakšvienībām un katrs darbojas kā katalizators otram. Replikācijas process ir ciklisks. Tajā pirmais ferments sasaistās ar divām apakšvienībām, kuras ietver otro enzīmu un pievienojas tām, lai izveidotu jaunu kopiju otrajā fermentā. Savukārt otrais ferments saistās līdzīgi un pievieno divas apakšvienības, kas sastāv no pirmā enzīma. Šādā veidā divi fermenti apkopo viens otru, ko sauc par krustisku replikāciju (cross-replication). Lai process notiktu bezgalīgi, ir vajadzīgs tikai mazs daudzums sākuma fermentu un apakšvienību.

Turpinot darbu, pētnieki ģenerēja dažādu fermentu pārus ar līdzīgām iespējām. Viņi sajauca 12 dažādus krusteniski replicējošus pārus kopā ar to veidotajām apakšvienībām un ļāva konkurēt savā starpā - izdzīvoja stiprākais. Lielāko daļu laika fermenti replicējās paši, bet reizēm kāds ferments kļūdījās, sasaistot vienu no savām apakšvienībām ar kāda cita fermenta apakšvienību. Kad parādījās šādas "mutācijas", izveidotais ferments arī bija spējīgs šādi kopēties. Rezultātā stiprākie fermenti sāka dominēt mikstūrā. "Man tas ir faktiski lielākais rezultāts," par panākumiem teica Džoiss.

Pētījumi liecina, ka sistēma var uzturēt molekulāro informāciju, tādējādi pārmantojot to, un radīt sevis variācijas, kas atsaucas uz Darvina teoriju. Linkolna piebilst: "Mums ir nedzīvs ferments, bet mēs esam spējuši pierādīt, ka tam ir dažas dzīvībai līdzīgas īpašības, un tas padara šo apstākli ļoti interesantu."

Pētnieku grupa šim atklājumam meklē potenciālu pielietojumu molekulārās diagnostikas jomā, bet tas ir cieši saistīs ar zinātnisko pētījumu, kurš patlaban tiek pārbaudīts, tādējādi pētnieki vēl nevar apspriest to.

Bet galvenā darba vērtība, saskaņā ar Džoisa teikto, ir pētniecības līmeņa pamata izveidošana. "Tas, ko mēs esam noskaidrojuši, varētu būt svarīgs jautājumā par to, kā radās dzīvība, un ka ar to aizsākās Darvina evolūcijas teorija." Džoiss norāda, ka, RNS fermentiem kopējoties, daudzas īpašības pārmantojas, tomēr šie fermenti nav viens un tas pats.

Dzīvības vēsturiskās izcelšanās gaitu bez laika mašīnas nekad nevarēs precīzi noteikt. Tā vietā mēs varētu jautāt par to, vai dzīvību varētu radīt laboratorijā. Savukārt tas varētu dot priekšstatu par to, kā viss ir izskatījies pašā sākumā. "Mēs nemēģinām attīt atpakaļ filmu," par savu darbu izsakās Linkolna , "bet tas varētu mums pastāstīt, kas ir darāms, lai izprastu dzīvības rašanās procesu laboratorijā."

Džoiss ir pārliecināts, ka tikai tad, kad sistēma ir izstrādāta laboratorijā un tā ir pati spējīga attīstīt jaunas funkcijas, tikai tad to būtu pareizi saukt par dzīvību. "Mēs klauvējam pie šīm durvīm", viņš saka: "Bet, protams, mēs neesam tās atvēruši".

Katra apakšvienība ar fermentiem, ko komanda ir konstruējusi, satur daudzus nukleotīdus. Tie ir salīdzinoši sarežģīti un nav kaut kas vienkāršs, kas būtu atrasts peldot pirmatnējos ūdeņos. Šis darbs beidzot pierādījis, ka vienkāršāko veidu RNS balstītas dzīvības formas ir vismaz iespējamas, savukārt tam vajadzētu izvērst tālāku izpēti, lai pētītu RNS teoriju par dzīvības izcelsmi.

Autors: Guntis Šmaukstelis  Apskatīt komentārus »

Atslēgvārdi: DNS, dzīvības rašanās, RNS
Ieteikt draugiemTweet this!

Balsis: 0, vidējais vērtējums: 0

Vārds: E-pasts vai web-lapa:

 

« Jūlijs, 2018 »

POTCPSSv
 1
2345678
9101112131415
16171819202122
23242526272829
303112345
67 

Forums

Komentāri

Fizmatu blogi

VR Pasākumiem – virtuālās real..
Lai nebūtu pārpratumu, uzreiz saku, ka šis ierakst.. (09.06)
Spēks un Jauda 2017 un ūdrs. F..
Superjaukās piedzīvojumu sacensības jau 6. reizi. .. (09.04)
Par 30 dienu rakstīšanu un nos..
Es vēl esmu dzīvs! Tas, ka no manis kādu laiku ir .. (30.03)
#6 – Domājot par krūšgaliem (A..
Cienījamās Dāmas! Ceru, ka jums ar šo jautājumu vi.. (26.03)
Amatiera padomi garo distanču ..
Ja tu spēj pusi dienas pavasara talkā vākt gružus .. (25.03)

Iz arhīva