RNA: Möglicher weiterer Baustein des Lebens identifiziert

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In der “Ursuppe” könnte das Leben Inosin statt Guanin als Bausteine der RNA genutzt haben (Illu.).
Copyright: Harvard University

Cambridge (USA) – In einer aktuellen Studie zeigen US-Wissenschaftler eine Alternative zu einer der vier organischen Basen auf, die als Bausteine der Ribonukleinsäure (RNA), sozusagen das Vorgängermolekül der heute vorherrschenden DNA bilden. Wie sich zeigt, gibt es also schon auf der Erde Alternativen für den bislang als einzigartig geltenden Gencode.

Wenn wir die für die spontane Entstehung von Leben notwendigen Bedingungen und Bausteine identifizieren können, so wäre das nicht nur ein Erkenntnisgewinn über das irdische Leben selbst, sondern könnte uns auch dabei behilflich sein, gezielt nach ähnlichen Bedingungen und Zutaten auf anderen Planeten zu suchen.

Während einige Biologen glauben, dass das Leben aus einfacheren Molekülen entstand, die sich erst später zur RNA entwickelten, vermuten andere, dass sich die RNA zuerst als Speicher von Erbinformationen, Proteinsynthetisierer und damit Rückgrat der ersten Zellen gebildet hatte.

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Will man jedoch diese letztere „RNA World Hypothesis“ verifizieren, muss man zum einen zunächst jene Zutaten identifizieren, die miteinander zu den vier RNA-Nukleotiden Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil (A, G, C und U) reagiert haben. Zum anderen gilt es zu bestimmen, wie die RNA genetische Informationen speichert und kopiert, um sich auf diese Weise selbst zu reproduzieren. Tatsächlich ist es Wissenschaftlern bereits erfolgreich gelungen, die Vorgängermoleküle für C und U zu identifizieren, während A und G noch rätselhaft blieben.

Wie das Team um Seohyun Chris Kim und Jack Szostak von der Harvard University aktuell im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (PNAS; DOI: 10.1073/pnas.1814367115) berichtet, könnte sich das erste irdische Leben aber auch auf der Grundlage einer anderen Zusammensetzung von Nukleotidenbasen bedient und neben Adenin, Cytosin und Uracil als Alternative zum heute vorherrschenden Guanin Inosin genutzt haben. Statt „A, U, C und G“ also „A, U, C und I“.

Bislang waren Wissenschaftler davon ausgegangen, dass Inosin nur schwerlich eine schnelle Replikation des Gencodes ermöglichen und zudem Fehler im Gencode verursachen würde. Dies nicht zuletzt, weil es sich mit allen vier anderen sog. „Genbuchstaben“ verbinden kann.

Wie die Forscher anhand ihrer Experimente zeigen, erzeugt Inosin als Guanin-Ersatz in Wirklichkeit aber sehr viel weniger genetische Kopierfehler als bislang gedacht und werde mit einer mit dem Guanin bzw. dessen in der RNA verbauten Form Guanosin vergleichbar effektiv kopiert. „Inosin könnte demnach bei der Entstehung des ersten Lebens durchaus als Ersatz für Guanosin gedient haben“, so die Wissenschaftler. Zudem besitze Inosin einen weiteren Vorteil: Im Gegenteil zu Gunanin benötigt es keine exotischen Vorläufer-Moleküle und könnte deshalb durch eine vergleichsweise einfache Abspaltung einer Adenosin-Aminogruppe entstanden sein. Zu klären wäre dann nur noch wie genau das Adenosin, also die in der RNA verwendete Adenin-Variante entstand.

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