Vår förhistoriska jord, bombarderas med asteroider och blixtar, full av bubblande geotermiska pooler, kanske inte verkar gästvänliga idag. Men någonstans i det kemiska kaoset på vår tidiga planet, livet bildades. Hur? I årtionden, forskare har försökt skapa miniatyrreplikat av spädbarnsjorden i labbet. Där, de jagar efter de ursprungliga ingredienserna som skapade de väsentliga byggstenarna för livet.

Det är attraktivt att jaga vår ursprungshistoria. Men denna strävan kan ge mer än bara spänning. Kunskap om hur jorden byggde sina första celler skulle kunna informera vårt sökande efter utomjordiskt liv. Om vi ​​identifierar ingredienserna och miljön som krävs för att väcka spontant liv, vi skulle kunna söka efter liknande förhållanden på planeter över hela vårt universum.

I dag, mycket av forskningen om livets ursprung fokuserar på en specifik byggsten:RNA. Medan vissa forskare tror att liv bildades från enklare molekyler och först senare utvecklade RNA, andra letar efter bevis för att bevisa (eller motbevisa) att RNA bildades först. En komplex men mångsidig molekyl, RNA lagrar och överför genetisk information och hjälper till att syntetisera proteiner, vilket gör den till en kapabel kandidat för ryggraden i de första cellerna.

För att verifiera denna "RNA World Hypothesis, " forskare står inför två utmaningar. För det första, de måste identifiera vilka ingredienser som reagerade för att skapa RNA:s fyra nukleotider – adenin, guanin, cytosin, och uracil (A, G, C, och du). Och, andra, de måste bestämma hur RNA lagrade och kopierade genetisk information för att replikera sig själv.

Än så länge, forskare har gjort betydande framsteg med att hitta prekursorer till C och U. Men A och G förblir svårfångade. Nu, i en tidning publicerad i PNAS , Jack W. Szostak, Professor i kemi och kemisk biologi vid Harvard University, tillsammans med förstaförfattaren och doktorand Seohyun (Chris) Kim föreslår att RNA kunde ha börjat med en annan uppsättning nukleotidbaser. I stället för guanin, RNA kunde ha förlitat sig på ett surrogat-inosin.

"Vår studie tyder på att de tidigaste livsformerna (med A, U, C, och I) kan ha uppstått från en annan uppsättning nukleobaser än de som finns i det moderna livet (A, U, C, och G), " sa Kim. Hur kom han och hans team fram till denna slutsats? Lab försöker skapa A och G, purinbaserade nukleotider, producerade för många oönskade biprodukter. Nyligen, dock, forskare upptäckte ett sätt att göra versioner av adenosin och inosin - 8-oxo-adenosin och 8-oxo-inosin - från material tillgängliga på urjorden. Så, Kim och hans kollegor satte sig för att undersöka om RNA konstruerat med dessa analoger skulle kunna replikera effektivt.

Men, avbytarna misslyckades med att prestera. Som en kaka bakad med honung istället för socker, slutprodukten kan se ut och smaka liknande, men det fungerar inte lika bra. Honungskakan brinner och drunknar i vätska. 8-oxo-purin-RNA:t fungerar fortfarande, men det tappar både hastigheten och precisionen som behövs för att kopiera sig själv. Om det replikerar för långsamt, det faller isär innan processen slutförs. Om det gör för många fel, den kan inte tjäna som ett troget verktyg för fortplantning och evolution.

Trots deras otillräckliga prestanda, 8-oxo-purinerna kom med en oväntad överraskning. Som en del av testet, teamet jämförde 8-oxo-inosines förmågor mot en kontroll, inosin. Till skillnad från sin 8-oxo motsvarighet, inosin gjorde det möjligt för RNA att replikera med hög hastighet och få fel. Det "visar sig uppvisa rimliga hastigheter och trohet i RNA-kopieringsreaktioner, " avslutade teamet. "Vi föreslår att inosin kunde ha fungerat som ett surrogat för guanosin i livets tidiga uppkomst."

Szostak och Kims upptäckt kan hjälpa till att underbygga RNA-världshypotesen. I tid, deras arbete kan bekräfta RNA:s primära roll i vår ursprungsberättelse. Eller, forskare kan upptäcka att den tidiga jorden erbjöd flera vägar för livet att växa. Så småningom, beväpnad med denna kunskap, forskare kunde identifiera andra planeter som har de väsentliga ingredienserna och avgöra om vi delar detta universum eller är, verkligen, ensam.