Ausgetauschter Genbuchstabe: Das allererste Leben auf unserer Erde könnte einen leicht anderen Gencode genutzt haben als die heutigen Organismen. Statt der RNA-Base Guanin nutzten die Urzellen möglicherweise das leichter verfügbare Inosin als Ersatz. Entgegen bisheriger Annahme ermöglicht auch diese Ersatzbase eine schnelle Replikation des Gencodes ohne viele Fehler, wie die Forscher berichten.
Wie und wo das erste Leben auf der Erde entstand, ist noch immer weitgehend ungeklärt. Wissenschaftler vermuten jedoch, dass die allerersten Zellen noch nicht die heute vorherrschende DNA als Erbmolekül nutzten, sondern die chemisch eng verwandte RNA. Unter Mithilfe bestimmter Phosphorverbindungen könnten sich aus ersten Nukleotidbausteinen die RNA-Stränge gebildet haben, an die sich dann vier Basen als „Genbuchstaben“ anlagerten.
Rätsel um die ersten RNA-Basen
Bisher jedoch war unklar, welches die ersten Genbuchstaben dieser primordialen RNA-Moleküle waren und auf welchem Wege sie entstanden. Für die RNA-Basen Cytosin und Uracil kennen Forscher inzwischen Vorstufen, die es auch in der Ursuppe gegeben haben könnte. Auch Adenin und Guanin lassen sich zwar unter simulierten Bedingungen der Urerde im Labor erzeugen, dabei entstehen jedoch relativ viele störende Nebenprodukte.
Um mehr über die ersten Lebensbausteine herauszufinden, haben Jack Szostak von der Harvard University und sein Team nun mögliche Alternativen zum Guanin und dessen in die RNA eingebauten Form Guanosin untersucht. Eine davon ist Inosin, ein Molekül, das auch in der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zum Einsatz kommt – dem Verfahren, mit dem im Labor DNA-Fragmente vervielfältigt werden. Weil sich das Inosin jedoch mit allen vier Genbuchstaben unseres Erbmoleküls verbinden kann, galt es bisher als ungeeignet, um selbst als spezifischer Buchstabe im Gencode zu fungieren.
Inosin statt Guanin?
Doch neue Experimente von Szostak und seinen Kollegen haben dies nun widerlegt. Demnach erzeugt die Einbindung von Inosin als Guanin-Ersatz deutlich weniger Kopierfehler als erwartet. „In unserem Versuch wurde Inosin mit einer Rate und Zuverlässigkeit kopiert, die mit der des Guanosins vergleichbar war“, berichten die Forscher. „Wir sind daher der Ansicht, dass Inosin bei der Entstehung des ersten Lebens als Ersatz für Guanosin gedient haben könnte.“
Noch wichtiger jedoch: Das Inosin benötigt keine exotischen Vorläufer-Moleküle, sondern könnte durch eine relativ einfache Abspaltung einer Aminogruppe aus Adenosin entstanden sein. Damit müssen Forscher zwar nun noch immer klären, wie genau das Adenin und seine in die RNA integrierte Variante Adenosin gebildet wurden. Haben sie dies aber einmal entschlüsselt, wäre dann der Satz der allerersten Genbausteine vollständig. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2018; doi: 10.1073/pnas.1814367115)
Quelle: Harvard University
