Kami selalu berpikir RNA terlalu sederhana untuk pekerjaan berat.
Asumsi itu retak. Sebuah studi baru menunjukkan bahwa RNA dapat membangun struktur yang masif dan canggih. Filamen. Kandang. Ini bukan sekadar pembawa genetik sederhana yang menunggu protein muncul dan menyelamatkan keadaan. “Hipotesis dunia RNA” telah lama menyatakan bahwa RNA mendahului DNA dan protein, namun kebijaksanaan yang berlaku mengatakan bahwa molekul-molekul awal tersebut hanya dapat mengatur lipatan dasar yang kecil. Pandangan tersebut mungkin sepenuhnya salah.
Pergeseran ini penting karena menulis ulang cerita asal.
Mengapa kompleksitas RNA mengubah pandangan kita tentang awal kehidupan
Selama beberapa dekade, kesenjangannya terlihat jelas. Protein menggunakan dua puluh asam amino yang berbeda. Itu memberi mereka palet yang besar. RNA hanya memiliki empat nukleotida. Logikanya adalah RNA tidak memiliki variasi yang dibutuhkan untuk membentuk sesuatu yang rumit. Ia tidak dapat membangun struktur. Ia tidak dapat mengkatalisis reaksi kompleks tanpa bantuan. Protein turun tangan, mengambil alih, dan mengunci sistem biologis pada tempatnya.
Namun logika ini mengasumsikan variasi yang terbatas sama dengan struktur yang terbatas.
Sebuah makalah baru-baru ini yang diposting di bioRxiv oleh Lin Huang dari Universitas Sun Yat-Sen berpendapat sebaliknya. Huang dan timnya menemukan bahwa RNA dapat melakukan hal-hal yang belum pernah kita lihat sebelumnya. Penelitian ini belum ditinjau oleh rekan sejawat, tetapi gambar mikroskop krio-elektron sangat mengejutkan. Mereka menunjukkan RNA berkumpul menjadi kompleks besar yang menyaingi arsitektur berbasis protein.
Hal ini secara langsung menantang asumsi bahwa hanya protein yang dapat membangun geometri yang rumit.
“Ini menunjukkan bahwa pada awalnya dunia RNA dapat berkumpul menjadi berbagai bentuk,” kata Huang kepada Live Science.
Mekanisme mana yang memungkinkan RNA membangun struktur besar
Rahasianya bukan pada lebih banyak bahan. Begitulah cara potongan-potongan itu saling mengunci.
Para peneliti fokus pada “mencium lingkaran batang”. Bayangkan sebuah tali sepatu yang diikat menjadi satu lingkaran. Jika lingkaran tali sepatu lain menekannya, mereka akan berciuman. Tetap bersatu. Hubungkan. Tim menyaring urutan RNA dan menemukan keluarga dari bakteriofag—virus yang menginfeksi bakteri—yang menggunakan mekanisme yang persis sama.
Inilah yang terjadi saat mereka mengujinya di laboratorium:
- Mereka memurnikan molekul RNA.
- Mereka membiarkannya berkumpul di piring.
- Untaian pendek (masing-masing kurang dari 200 unit) terpasang pada tempatnya.
Hasilnya langsung terlihat dan kuat.
Beberapa membentuk filamen yang sangat mirip dengan sitoskeleton sel modern. Sitoskeleton menggerakkan berbagai hal. Ini menjaga bentuk sel. Jika RNA awal dapat melakukan hal tersebut, maka kehidupan dapat terbentuk secara struktural sejak awal.
Lainnya membentuk kandang ikosahedral. Bayangkan sebuah bola sepak. Dua puluh segitiga membentuk bola. Virus herpes modern menggunakan kandang protein (kapsid) untuk menyembunyikan DNA mereka. Mungkinkah RNA kuno membuat kotak seukuran virusnya sendiri? Itu mungkin. Geometrinya diperiksa.
Di mana struktur RNA ini berada di alam
Inilah hasil tangkapannya. Struktur yang terbentuk di dalam piringan. Mereka belum tentu terbentuk di dalam bakteri yang menjadi sarang virus.
Tim Huang belum melihat hal ini terjadi secara in vivo. Di dalam sel sebenarnya, protein di mana pun dapat mengganggu hubungan RNA ini. Atau mungkin protein membantu mereka? Kami tidak tahu. Lingkungan laboratorium bersih. Sel-selnya kacau.
Anna Medvegy, ahli biologi evolusi yang tidak terlibat dalam penelitian ini, menyampaikan kekhawatiran berbeda. Ini bukan hanya tentang kimia. Ini tentang lingkungan.
“Saya benar-benar berpikir bahwa parameter lingkungan adalah sebuah Pertanyaan,” tulis Medvegy. “Dapatkah struktur ini terbentuk di lingkungan tempat keberadaan Dunia RNA hipotetis?”
Jika fajar di Bumi berarti panas yang menyengat atau pH rendah, akankah lingkaran ciuman ini bertahan? Mungkin. Namun jika Anda memasak RNA-nya, ia akan hancur. Menciptakan kembali kondisi prebiotik untuk menguji integritas struktural adalah tantangan berikutnya.
Untaian RNA pendek mudah putus. Itu adalah masalah besar bagi umur panjang. Namun, fakta bahwa hal-hal kecil menghasilkan hal-hal besar cukup menjanjikan. Rantai panjang putus. Yang pendek juga jepret. Namun jika yang pendek terhubung ke jaring atau sangkar yang stabil, mereka mungkin bisa bertahan menghadapi kekacauan di masa awal Bumi lebih baik dari yang kita duga.
Apakah RNA benar-benar melakukan hal ini empat miliar tahun yang lalu?
Kita tidak bisa kembali untuk memeriksanya.
Kami hanya memiliki kandang yang indah dan rapuh ini di cawan petri. Itu adalah bukti kapasitas, bukan sejarah. Namun kapasitas itu penting. Artinya alatnya ada di sana. Cetak birunya ada pada virus yang kita lihat sekarang. Mungkin hidup pada awalnya tidak lambat dan janggal seperti yang kita bayangkan. Mungkin itu membangun kerangka dan perisai sejak hari pertama.
Atau mungkin kondisinya terlalu panas.
Siapa yang tahu? Laboratorium mengatakan ya. Bumi berkata tunggu dan lihat.
