지구상에 처음 나타난 생명의 기원은 전 세계 과학자들이 아직 발견하지 못한 수수께끼 중 하나입니다. 그러나 최초의 생명체가 지구에서 어떻게 시작되었는지에 대한 놀랍도록 새로운 관점을 뒷받침하는 연구가 발표되었습니다.
최초의 생물체 이전부터 지구상에 존재했던 DAP라는 단순한 화합물이 DNA 성분 (데 옥시 뉴 클레오 사이드)을 원시 DNA 가닥으로 화학적으로 결합 할 수 있음을 증명했습니다.
지구상의 첫 생명체가 어떻게 생겨 났는지에 대한 놀랍도록 새로운 관점을 뒷받침하는 연구가 발표되었습니다. Ⓒ 게티 이미지 뱅크
미국 스크립스 연구소 (Scripps Laboratories)의 발견은 DNA와 RNA가 유사한 화학 반응의 산물로 결합되어 최초의자가 복제 분자가이 둘의 혼합물 일 가능성을 높인다는 점에서 주목을 받고 있습니다. 또한 자기 복제가 가능한 DNA와 RNA의 혼합물이 원시 지구에서 어떻게 진화하고 확산되어 오늘날의 ‘성숙한 생명의 씨앗’이 될 수 있는지에 대한 더 넓은 방향을 제시했다는 점에서도 의미가 있습니다.
연구를 주도한 Scripps Institute의 Ramanarayanan Krishnamurthy 교수는“이 발견은 최초의 생명체가 지구에서 어떻게 시작되었는지에 대한 상세한 화학 모델을 개발하는 데 매우 중요합니다.
기존 RNA 세계 가설과 달리
이 발견은 생명의 기원에 관한 화학 분야에서 최근 수십 년 동안 거의 정통적이었던 ‘RNA 세계 가설’과는 거리가 멀다는 점에서 화제가되고있다. RNA 세계 가설은 지구 초기에 RNA가 생성되어 자기 복제가 가능한 RNA가 만들어지면서 최초의 살아있는 유기체가 태어났다는 이론입니다. 즉, RNA 세계 가설은 최초의 복제자가 RNA 기반이고 나중에 DNA가 RNA 생명의 산물로 등장했다고 가정합니다.
그러나 Krishnamurti 교수는 RNA 분자가 자기 복제 자 역할을하기에는 너무 정적 일 수 있기 때문에 RNA 세계 가설을 부분적으로 의심했습니다. RNA의 한 가닥은 다른 개별 RNA 블록을 끌어 당겨 일종의 거울 이미지 가닥을 형성 할 수 있지만 새로운 가닥에서 분리하는 것은 좋지 않습니다. 그러나 현대 유기체는 RNA 또는 DNA의 쌍둥이 가닥을 강제로 분리 할 수있는 효소를 만듭니다. 그러한 효소가 아직 존재하지 않는 원시 지구에서 어떻게 자기 복제를 할 수 있는지는 불분명했습니다.
그러나 최근 연구에서 Krishnamurti 교수 팀은 DNA와 RNA의 일부 분자 가닥이 상대적으로 쉽게 분리 될 수 있도록 덜 끈적 거리는 방식으로 상보 적 가닥을 형성 할 수 있음을 발견했습니다. 2017 년에 발표 된 논문에서 그들은 또한 유기 화합물 인 DAP가 리보 뉴 클레오 사이드를 RNA 가닥에 결합하는 데 중요한 역할을 할 수 있다고보고했습니다. 그러나 이번에 발표 된 새로운 연구는 DAP가 DNA에 대해 동일한 역할을 할 수 있음을 입증했습니다.
최초의 RNA 및 DNA 생산 이해
초기 생활의 세 가지 필수 구성 요소는 유전 정보를 저장하는 뉴클레오티드 가닥, 기본 세포 프로그램을위한 아미노산 단편, 세포 내 구조의 벽을 형성하는 지질로 알려져 있습니다. 세 가지 구성 요소를 모두 형성 할 수있는 단일 화합물은 미스터리로 남아 있었고 DAP의 연구 결과를 발표 한 것은 Krishnamurti 교수였습니다.
2017 년 연구에서 Krishnamurti 교수 팀은 DAP가 초기 지구 환경을 재현하는 조건에서 살아있는 유기체의 필수 구성 요소를 인산화하는지 여부를 테스트했습니다. 나는 사실을 밝혔다. DAP가 RNA 성분뿐만 아니라 DNA 성분도 결합 할 수 있다는 사실이 처음으로 화학 분야의 국제 저널 인 Angewandte Chemie 최신호에 게재되었습니다.
연구를 주도한 Scripps Institute의 Ramanarayanan Krishnamurthy 교수. Ⓒ 크리슈나 무르 티 연구소
크리슈나 무르 티 교수는“원시적 화학이 어떻게 최초의 RNA와 DNA를 만들 었는지 이해하면 그들이 어떻게자가 복제하고 진화 할 수 있는지 볼 수있다. 그는 또한 연구 결과가 실용 과학에서 광범위하게 사용될 수 있다고 주장했다. 예를 들어 코로나 19 테스트의 기반이되는 PCR과 같이 DNA와 RNA의 인공 합성 기술은 글로벌 사업에 속하지만 상대적으로 약한 효소에 의존하기 때문에 한계가 있습니다. 그러나 이번 연구의 결과처럼 강력한 효소없이 DNA와 RNA를 만들 수있는 화학적 방법은 여러 상황에서 매력적일 수있다.
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