Origine ed evoluzione della vita
Simulazione casuale dell’insieme di goccioline acqua-in-olio contenenti filamenti. Mappe di calore per A: frazione media di ribozimi replicati per gocciolina; b: frazione di goccioline contenenti sia DNA templato (R) che codificante per la replicazione (TdR); C: propensione media alla reazione per la reazione 9 per gocciolina; Con diverse probabilità di formazione di ribozimi non enzimatici e limiti di errore per le duplicazioni enzimatiche. www.biorxiv.org
L’ipotesi del mondo dell’RNA assegna un ruolo centrale alle molecole di RNA nella codifica delle informazioni e della motivazione.
Sebbene le prove a sostegno di questa ipotesi si siano accumulate sia dagli esperimenti che dalla modellazione al computer, la transizione da un regno dell’RNA a uno in cui le informazioni genetiche ereditabili sono codificate nel DNA rimane una questione aperta.
Recenti esperimenti mostrano che sia i modelli di RNA che di DNA possono estendere primer complementari con nucleotidi di RNA/DNA liberi, sia in modo non enzimatico che in presenza di un ribozima ripetuto. Guidati da questi esperimenti, analizziamo lo sviluppo delle cellule primarie attraverso un insieme ampliato di percorsi di interazione resi possibili dalla presenza di nucleotidi del DNA.
Consentiamo la possibilità di sintesi auto-catalitica di ribozimi omologhi da modelli di DNA che codificano il replicatore, dopo l’opportunità per un replicatore di formarsi attraverso reazioni non enzimatiche. Incapsulando queste interazioni all’interno di tre diversi tipi di compartimenti cellulari primari, ciascuno soggetto a diverse modalità di selezione, mostriamo come le cellule primarie con DNA codificato da numeri di copie bassi e repliche con numeri di copie elevati possono dominare una popolazione.
Il nostro lavoro propone un plausibile percorso di transizione dal mondo dell’RNA a un mondo misto RNA-DNA caratterizzato dall’evoluzione darwiniana, in cui le sequenze del DNA codificano fenotipi ereditabili.
Swam Roy, Subratim Sengupta
doi: https://doi.org/10.1101/2023.03.14.532532
https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.03.14.532532v1
Astrobiologia e genomica
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