Ένα από τα δομικά συστατικά του DNA ενδέχεται να λειτουργούσε ως μοριακό αντηλιακό, σύμφωνα με εργαστηριακές δοκιμές που δείχνουν ότι η θυμίνη θα μπορούσε να έχει βοηθήσει τα πρώιμα γενετικά μόρια να επιβιώσουν, καθιστώντας ευκολότερη την αποκατάσταση των βλαβών από την υπεριώδη ακτινοβολία.
Στην πρώιμη Γη, η οποία εκτίθετο σε έντονη υπεριώδη ακτινοβολία από τον Ήλιο, η εξέλιξη του DNA ενδέχεται να βασίστηκε σε ένα απροσδόκητο μοριακό πλεονέκτημα.
Οι πρώτες μορφές ζωής στη Γη αντιμετώπιζαν έντονη υπεριώδη (UV) ακτινοβολία, χωρίς την προστασία ενός στρώματος όζοντος. Ωστόσο, το DNA βασίστηκε στη θυμίνη, ένα χημικό δομικό συστατικό που είναι πιο επιρρεπές στις βλάβες από την υπεριώδη ακτινοβολία σε σύγκριση με την ουρακίλη, το αντίστοιχο συστατικό του μονόκλωνου RNA.
Μια μελέτη του Πανεπιστημίου Texas A&M υποδεικνύει ότι η θυμίνη ενδέχεται να βοήθησε τα πρώιμα γενετικά μόρια να επιβιώσουν, κατευθύνοντας τις βλάβες σε μια μορφή που μπορούσε να αντιστραφεί ευκολότερα. Τα ευρήματα, τα οποία δημοσιεύθηκαν στο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), προσφέρουν μια πιθανή εξήγηση για το γιατί η θυμίνη αντικατέστησε την ουρακίλη καθώς τα γενετικά συστήματα εξελίσσονταν προς το DNA.
Η θυμίνη ευνοεί βλάβες από την υπεριώδη ακτινοβολία που αποκαθίστανται ευκολότερα
Ο δρ Πίτερ Ρέντζεπις, καθηγητής στο Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του πανεπιστημίου, μαζί με τους ερευνητικούς συνεργάτες του, Κέιβαν Χος Αμπαντί και Νεγκάρ Καρπουραζάρ, συνέκριναν τη θυμίνη και την ουρακίλη υπό ελεγχόμενες συνθήκες υπεριώδους ακτινοβολίας, σχεδιασμένες να προσομοιώνουν το έντονο περιβάλλον ακτινοβολίας της αρχέγονης Γης.
Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τη βιοφωτονική, έναν επιστημονικό κλάδο που εφαρμόζει μεθόδους βασισμένες στο φως για τη μελέτη βιολογικών ζητημάτων. Στα εργαλεία τους περιλαμβάνονταν η φασματοσκοπία απορρόφησης, φθορισμού και Raman, τεχνικές που εξετάζουν τον τρόπο με τον οποίο τα μόρια απορροφούν, εκπέμπουν ή σκεδάζουν το φως.
«Διαπιστώσαμε ότι η θυμίνη τείνει να κατευθύνει τις βλάβες από την υπεριώδη ακτινοβολία προς μια μορφή που αντιστρέφεται ευκολότερα. Αυτό υποδηλώνει ότι τα πρώιμα γενετικά μόρια μπορεί να επιβίωσαν στην έντονη ηλιακή ακτινοβολία όχι αποφεύγοντας τις βλάβες, αλλά ελέγχοντάς τες και καθιστώντας ευκολότερη την αυτοεπιδιόρθωσή τους», δήλωσε ο Κέιβαν Χος Αμπαντί.
«Υπό αυτή την έννοια, η θυμίνη ενδέχεται να λειτούργησε ως μοριακό αντηλιακό, απορροφώντας την επιβλαβή υπεριώδη ενέργεια και περιορίζοντας τις βλάβες στις γενετικές βάσεις, αντί να επιτρέπει στην ακτινοβολία να βλάψει πιο ευάλωτα τμήματα του μορίου».
Τα δομικά συστατικά της ζωής προήλθαν από τη Γη ή από το Διάστημα;
Ο Ρέντζεπις και η ομάδα του σχεδιάζουν να επεκτείνουν την έρευνά τους σε ένα ακόμη πρωιμότερο στάδιο της διαδικασίας εμφάνισης της ζωής, εξετάζοντας τις δυνάμεις που έφεραν τη θυμίνη, την ουρακίλη και άλλα συστατικά των πρώιμων γενετικών συστημάτων κοντά μεταξύ τους.
«Ελπίζουμε να διερευνήσουμε αν τα χημικά δομικά συστατικά της ζωής σχηματίστηκαν και ενώθηκαν αποκλειστικά στη Γη ή αν ορισμένα μεταφέρθηκαν στον πλανήτη μας από αλλού, μέσω μετεωριτών, και ενσωματώθηκαν αργότερα στα πρώιμα γενετικά συστήματα», δήλωσε ο Χος Αμπαντί.
«Είμαστε ευγνώμονες στο Πανεπιστήμιο Texas A&M και στους χρηματοδότες της έρευνάς μας για τη στήριξή τους, η οποία μας επιτρέπει να διερευνούμε θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με την προέλευση της ζωής».
Τα «αποτυπώματα» του φωτός θα μπορούσαν να συμβάλουν στον εντοπισμό παθογόνων
Οι μετρήσεις δημιουργούν επίσης ένα νέο πλαίσιο αναφοράς, το οποίο θα μπορούσε να υποστηρίξει έρευνες πέρα από τη μοριακή εξέλιξη. Η ομάδα εντόπισε διακριτές φασματικές υπογραφές —αναγνωρίσιμα μοτίβα στον τρόπο με τον οποίο τα μόρια αλληλεπιδρούν με το φως— που ενδέχεται να έχουν μελλοντικές πρακτικές εφαρμογές.
«Οι διακριτές φασματικές υπογραφές που μετρήσαμε θα μπορούσαν να συμβάλουν στην ταχύτερη και πιο ευαίσθητη ανίχνευση παθογόνων, καθώς και στην παρακολούθηση της αποτελεσματικότητας της απολύμανσης με υπεριώδη ακτινοβολία, ιδίως σε συστήματα επεξεργασίας νερού», δήλωσε ο Χος Αμπαντί.
Πηγή: SciTechDaily
