Forskare har länge diskuterat vilken genetisk informationsbärare - DNA eller RNA - som startade livet på jorden, men en ny studie tyder på att livet kunde ha börjat med lite av båda. Forskningen, ledd av forskare från Medical Research Council (MRC) Laboratory of Molecular Biology (LMB), i Cambridge, visar för första gången hur några av byggstenarna för både DNA och RNA spontant kunde ha bildats och samexisterat i "ursoppen" på jorden.

Arbetet utmanar en av de ledande hypoteserna för livets tillkomst - "RNA world" -teorin, som uppstod på 60 -talet och har fått stor acceptans.

I dag, alla kända levande organismer använder samma genetiska molekyler - kallade nukleinsyror - för att lagra information. Det finns två sorters nukleinsyror:DNA och RNA. DNA kodar för instruktioner i gener. Gener omvandlas till meddelanden med RNA, som innehåller instruktioner för att göra proteiner. Proteiner kan skapa strukturer och fungera som molekylära maskiner.

I 'RNA world' -teorin, livet började med RNA -molekyler, som både kan lagra instruktioner och kan fungera som en blygsam maskin, möjligen möjliggör för dem att replikera sig själv. Den föreslår att genom evolution, livet i RNA -världen gav vika för epoken med DNA och proteiner, eftersom DNA är mer stabilt och hållbart än RNA.

I den aktuella studien, publicerad i Natur , forskarna simulerade förhållandena på en ursprunglig stenig jord med grunda dammar i labbet. De löste upp kemikalier som bildar RNA i vatten, torkade sedan ut dem och värmde dem, sedan simulerade de de tidiga solens strålar genom att utsätta dem för UV -strålning.

I denna rekreation av tidig jordgeokemi, mellanprodukter vid syntesen av två av byggstenarna i RNA konverterades samtidigt också till två av byggstenarna i DNA.

Det är den första demonstrationen att rimliga mängder av ett genetiskt alfabet består av fyra byggstenar, två för RNA och två för DNA - potentiellt tillräckligt för att ha kodat tidigt liv, som var mycket mindre komplex än livet idag - kan ha varit tillgängligt på urjorden.

Professor John Sutherland från MRC Laboratory of Molecular Biology, som ledde arbetet, säger:"RNA -världshypotesen antyder att livet började med RNA, innan ett genetiskt övertagande inträffade med primitiva biosyntetiska maskiner och naturligt urval för att resultera i DNA. "

"Vårt arbete tyder på att det under förhållanden som överensstämmer med grunda dammar och nitar fanns ett blandat genetiskt system med RNA och DNA-byggstenar som existerar vid livets gryning. Detta uppfyller vad många tror är en nyckelförutsättning för den spontana uppkomsten av livet på jorden. "

Teamets experiment för att simulera tidig jordgeokemi visade att fyra av byggstenarna för DNA och RNA kan uppstå från samma reagens och förhållanden. De producerade cytidin och uridin, två av byggstenarna i RNA, och deoxyadenosin, som är en av de av DNA. Deoxyadenosin omvandlades delvis till deoxyinosin, som kan ta rollen som en annan DNA -byggsten.

De tror att dessa fyra byggstenar kan ha samexisterat innan livet utvecklades och var början på ett primitivt genetiskt alfabet.

Professor Sutherland tillägger:"Nukleinsyrorna, RNA och DNA, är tydligt besläktade och detta arbete tyder på att de båda härrör från en hybridfader, snarare än det ena före det andra. "

"Eftersom genetisk information alltid flyter från nukleinsyror till proteiner, och aldrig omvänt - en princip som kallas den "centrala dogmen" för molekylärbiologi av Francis Crick - måste vi nu avslöja hur informationen som kan lagras och tillhandahållas av dessa nukleinsyror först kunde ha använts för proteiner. "

Att förstå livets kemiska ursprung är en grundläggande aspekt av naturvetenskap, och kan informera utformningen av framtida syntetisk biologi.

Dr Megan Dowie, chef för molekylär och cellulär medicin vid MRC kommenterade:"Denna studie visar att forskning om blå himmel kan avslöja fascinerande insikter om hur livets början kan ha uppstått, och visar vikten av att stödja grundforskning. Dessa underliggande upptäckter inom livsvetenskaperna kan möjliggöra spännande framtidsstrategier för artificiell biologi. "