एक ऑक्सीजन परमाणु का अंतर बता सकता है कि जीवन की शुरुआत कैसे हुई

पहली कोशिकाओं के बनने से पहले, आरएनए (RNA) — वह अणु जो आनुवंशिक जानकारी ले जाता है और रासायनिक अभिक्रियाओं को भी चला सकता है — एक समस्या का सामना कर रहा था। बिना किसी झिल्ली के, गर्म और अम्लीय प्रारंभिक पृथ्वी पर यह एक जगह इकट्ठा होकर दूसरे आरएनए अणुओं से कैसे जुड़ पाता? बफेलो विश्वविद्यालय और प्रिंसटन विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं का कहना है कि इसका जवाब आंशिक रूप से आरएनए की उस असामान्य क्षमता में छिपा है। यह बिना झिल्ली के तरल जैसी बूंदों — जिन्हें 'कंडेनसेट' कहा जाता है — में इकट्ठा हो सकता है। डीएनए की तुलना में आरएनए में यह क्षमता इतनी अधिक क्यों है, यह अब उन्होंने पता लगा लिया है।

इन बूंदों में कोई झिल्ली नहीं होती, लेकिन ये छोटी जगह में आरएनए अणुओं को इकट्ठा कर सकती हैं, जिससे उन्हें आपस में जुड़ने का अधिक मौका मिलता है और कठोर परिस्थितियों से कुछ सुरक्षा भी मिलती है। लगभग समान अनुक्रम वाले सिंगल-स्ट्रैंड डीएनए से तुलना करने पर शोधकर्ताओं ने पाया कि आरएनए, डीएनए की तुलना में लगभग 10 डिग्री सेल्सियस कम तापमान पर ही बूंदें बनाना शुरू कर देता है। यह इसकी अधिक मजबूत संघनन प्रवृत्ति दिखाता है। इसके अलावा, बूंदों के भीतर आरएनए आसानी से आपस में जुड़ा हुआ जाल बना लेता है, जिससे यह तरल अवस्था से एक अधिक सख्त, जेल जैसी संरचना में बदल जाता है।

नेचर कम्युनिकेशंस में प्रकाशित इस अध्ययन ने इस अंतर की जड़ एक ही रासायनिक समूह में खोजी। आरएनए की हर शुगर इकाई पर 2′-हाइड्रॉक्सिल (2′-OH) नाम का एक समूह होता है, जो डीएनए में नहीं होता — यानी बस एक अतिरिक्त ऑक्सीजन परमाणु का फर्क। तापमान-नियंत्रित माइक्रोस्कोपी, स्मॉल-एंगल एक्स-रे स्कैटरिंग और आणविक गतिकी (मॉलिक्यूलर डायनामिक्स) सिमुलेशन का इस्तेमाल करते हुए शोधकर्ताओं ने इसकी जांच की। उन्होंने पाया कि 2′-OH समूह मैग्नीशियम आयनों के साथ आरएनए के जुड़ाव को मजबूत करता है, और इसकी बैकबोन के आसपास पानी के अणुओं की संख्या घटाता है। ये दोनों ही तापमान बढ़ने पर आरएनए को आसानी से इकट्ठा होने में मदद करते हैं।

इस समूह की भूमिका की पुष्टि के लिए शोधकर्ताओं ने 2′-OH को रासायनिक रूप से बदलकर 2′-OMe नाम के एक जैसे रूपांतरण में बदल दिया, जो कई प्राकृतिक आरएनए अणुओं में पाया जाता है। टीम के अनुसार, इस बदलाव से आरएनए की इकट्ठा होने की प्रवृत्ति घट गई। इससे यह भी बदल गया कि बनने वाली बूंदें तरल बनी रहेंगी या जेल में सख्त हो जाएंगी। इस शोध को अमेरिका के नेशनल इंस्टीट्यूट्स ऑफ हेल्थ (NIH), नेशनल साइंस फाउंडेशन (NSF) और हाइपोथिसिस फंड ने वित्तीय सहायता दी।