Neue Entdeckung: wie die ersten Moleküle in Urumgebungen Stabilität erreichten

BerlinWissenschaftler versuchen immer noch zu verstehen, wie das Leben auf der Erde begann, da sie nicht wissen, wie komplexe Moleküle in frühen Umgebungen entstanden und stabil blieben. Forscher der Gruppe ORIGINS in München haben eine Methode entdeckt, die möglicherweise die ersten RNA-Moleküle stabil gehalten hat. Diese Entdeckung könnte uns dabei helfen, die frühen Stadien des Lebens im Labor nachzubilden.

Wenn sich zwei RNA-Stränge verbinden, werden sie stabiler und halten länger. Dies spielte eine wesentliche Rolle in der frühen Erdgeschichte, da es die Bildung komplexer Moleküle wie DNA, RNA und Proteine über Milliarden von Jahren vor dem Auftauchen der ersten Zellen unterstützte. Trotzdem ist der genaue Ablauf dieses Prozesses noch immer nicht vollständig geklärt.

Forschungs-Höhepunkte:

• Wissenschaftler nutzten ein Modellsystem von RNA-Basen, die sich leichter zusammenfügen als die heutigen.
• Diese Basen bildeten in einer wässrigen Lösung mit einer Energiequelle kurze RNA-Stränge, die nur wenige Minuten überlebten.
• Durch Hinzufügen kurzer, vorgeformter RNA-Stränge entstanden stabilere Doppelstränge, die mehrere Stunden anhielten.

Doppelsträngige RNA nimmt Formen an, die sie aktiv und funktionstüchtig machen. Diese Art von RNA hat zwei Vorteile: Sie hält länger und kann wie ein Enzym wirken. Aber wie sind diese doppelsträngigen Strukturen ursprünglich in der frühen Erdumgebung entstanden?

In Labortests beobachteten Wissenschaftler, dass doppelsträngige RNA durch Hybridisierung entstehen kann. Kurze RNA-Stränge zogen passende Basen an und bildeten stabile Doppelstränge. Diese Ergebnisse sind bedeutsam, da doppelsträngige RNA dazu beitragen könnte, Protozellen zu erschaffen, die frühe zellähnliche Strukturen sind.

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Protokzellen mit doppelsträngigem RNA wurden stabiler und verschmolzen nicht mehr so leicht. Diese Stabilität ist entscheidend für die Entwicklung einzigartiger zellulärer Identitäten. In Gebieten, in denen Protokzellen häufig verschmolzen, wäre es schwierig gewesen, individuelle Eigenschaften zu bewahren. Doppelsträngige RNA bildete stabile Barrieren, die das Verschmelzen verhinderten.

Diese Forschung erklärt nicht nur den Ursprung des Lebens, sondern ist auch von aktueller Bedeutung. Während der COVID-19-Pandemie war RNA entscheidend für die Entwicklung von Impfstoffen. Das Wissen über die Stabilität von RNA kann zukünftige medizinische Studien unterstützen.

Job Boekhoven, der Leiter des Forschungsteams, erklärt, dass RNA faszinierend ist, weil es Informationen speichern und Reaktionen beschleunigen kann. Manche halten diese Forschung für reinen Zeitvertreib, aber sie bietet zahlreiche Vorteile. Das Studium der Ursprünge des Lebens kann Wissenschaftlern dabei helfen, medizinische Technologien zu verbessern und biochemische Prozesse besser zu verstehen.

Das ORIGINS-Team hat Wege gefunden, RNA-Moleküle langlebiger zu machen, was für die frühen Entwicklungsstadien komplexen Lebens von Bedeutung ist. Dieses Verständnis von RNA kann Fortschritte in der Medizin ermöglichen. Ihre Forschung liefert wertvolle Erkenntnisse und schafft neue Möglichkeiten, das Leben auf molekularer Ebene zu untersuchen.