Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Evolutionsforschung: Endlich Ordnung in der Ursuppe

06.06.2012
Unser Leben begann in der Ursuppe, in der einzelne Moleküle die Vorläufer unseres Erbgutes bildeten. Doch wie konnten diese ersten Erbinformationen ganz ohne Proteine weitergegeben werden? Vermutlich reichte ihnen ein Temperaturgradient.

In der Ursuppe fanden sich einzelne Basen zu kleinen RNA-Fragmenten zusammen, dem Ursprung unseres Erbgutes. Damit weitere Evolutionsschritte möglich wurden, mussten diese RNA-Fragmente in die richtige Reihenfolge gebracht werden, um genetische Informationen transportieren zu können. Wie das funktioniert, wenn die dafür eigentlich nötigen Proteine noch nicht vorhanden sind, war bisher völlig ungeklärt.

Der Lösung dieser Frage sind Professor Dieter Braun und seine Mitarbeiter am Institut für Biophysik der LMU München nun ein gutes Stück näher gekommen: Sie entwickelten ein realistisches Modell, wie die RNA erste Informationen vermittelt haben könnte, den sogenannten „RNA-basierten Replikator“. Als Versuchsgrundlage dienten den Wissenschaftlern Fragmente der Transfer-RNA-(tRNA) Sequenz eines Archaea-Bakteriums.

Schwankende Temperaturen ordnen das Chaos

Im Unterschied zu bisherigen Versuchsaufbauten zeichnet sich der Ansatz von Braun und seinem Team durch Bedingungen aus, wie sie tatsächlich in der Ursuppe hätten herrschen können. Dazu gehören schwankende Temperaturen - wie es damals im Urmeer vermutlich auch in der Nähe von Vulkanen der Fall war.

Der Temperaturwechsel bringt Ordnung in das Fragmente-Chaos: Die Münchner Biophysiker konnten zeigen, dass sich RNA-Fragmente allein durch thermischen Schwankungen aneinanderlagern und wieder trennen. In der Ursuppe könnten daher längere einzelsträngige RNA-Abschnitte als Vorlage gedient haben, an der entlang sich bei niedrigeren Temperaturen kürzere Fragmente zu einem komplementären Strang anordnen. Sobald die Temperatur steigt, löst sich dieser neu zusammengesetzte Abschnitt und kann seinerseits als Vorlage dienen.

Dieses Gesamtmodell bezeichnen Braun und seine Kollegen als RNA-basierten Replikator. Dessen Prinzip ähnelt den Buchstaben aus einer Buchstabensuppe: Erst in der richtigen Reihenfolge ergeben die Fragmente einen lesbaren Sinn. „Der RNA-basierte Replikator zeigt uns einen möglichen Weg von der RNA-Welt hin zur modernen Biologie, “ erklärt Hubert Krammer, Erstautor der Studie. “Heutzutage übersetzt die tRNA genetische Informationen in Proteine. Durch das Anhängen von Aminosäuren könnte der tRNA-Replikator eine Vorstufe zur Proteinsynthese sein.“
(Physical Review Letters vom 4.6.2012) (NIM)

Publikation:
Thermal, Autonomous Replicator Made from Transfer RNA
Hubert Krammer, Friederike M. Möller, and Dieter Braun
Phys. Rev. Lett. 108, 238104 (2012)
Published June 4, 2012
DOI: 10.1103/PhysRevLett.108.238104

Kontakt:
Prof. Dieter Braun
Systems Biophysics, Center for NanoScience (CeNS) und Exzellenzcluster „Nanosystems Initiative Munich” (NIM) der LMU
Tel.: +49-(0)89 / 2180 - 2317
E-Mail: dieter.braun@lmu.de

Luise Dirscherl | Uni München
Weitere Informationen:
http://www.lmu.de
http://www.biosystems.physik.lmu.de

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Forscher der Universität Bayreuth entdecken außergewöhnliche Regeneration von Nervenzellen
09.07.2020 | Universität Bayreuth

nachricht Blick ins Innere einer Batterie
09.07.2020 | Carl von Ossietzky-Universität Oldenburg

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

Verlustfreie Stromleitung bei Raumtemperatur? Ein Material, das diese Eigenschaft aufweist, also bei Raumtemperatur supraleitend ist, könnte die Energieversorgung revolutionieren. Wissenschaftlern vom Exzellenzcluster „CUI: Advanced Imaging of Matter“ an der Universität Hamburg ist es nun erstmals gelungen, starke Hinweise auf Suprafluidität in einer zweidimensionalen Gaswolke zu beobachten. Sie berichten im renommierten Magazin „Science“ über ihre Experimente, in denen zentrale Aspekte der Supraleitung in einem Modellsystem untersucht werden können.

Es gibt Dinge, die eigentlich nicht passieren sollten. So kann z. B. Wasser nicht durch die Glaswand von einem Glas in ein anderes fließen. Erstaunlicherweise...

Im Focus: The spin state story: Observation of the quantum spin liquid state in novel material

New insight into the spin behavior in an exotic state of matter puts us closer to next-generation spintronic devices

Aside from the deep understanding of the natural world that quantum physics theory offers, scientists worldwide are working tirelessly to bring forth a...

Im Focus: Im Takt der Atome: Göttinger Physiker nutzen Schwingungen von Atomen zur Kontrolle eines Phasenübergangs

Chemische Reaktionen mit kurzen Lichtblitzen filmen und steuern – dieses Ziel liegt dem Forschungsfeld der „Femtochemie“ zugrunde. Mit Hilfe mehrerer aufeinanderfolgender Laserpulse sollen dabei atomare Bindungen punktgenau angeregt und nach Wunsch aufgespalten werden. Bisher konnte dies für ausgewählte Moleküle realisiert werden. Forschern der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie in Göttingen ist es nun gelungen, dieses Prinzip auf einen Festkörper zu übertragen und dessen Kristallstruktur an der Oberfläche zu kontrollieren. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Nature erschienen.

Das Team um Jan Gerrit Horstmann und Prof. Dr. Claus Ropers bedampfte hierfür einen Silizium-Kristall mit einer hauchdünnen Lage Indium und kühlte den Kristall...

Im Focus: Neue Methode führt zehnmal schneller zum Corona-Testergebnis

Forschende der Universität Bielefeld stellen beschleunigtes Verfahren vor

Einen Test auf SARS-CoV-2 durchzuführen und auszuwerten dauert aktuell mehr als zwei Stunden – und so kann ein Labor pro Tag nur eine sehr begrenzte Zahl von...

Im Focus: Robuste Materialien in Schwingung versetzt

Kieler Physikteam beobachtet in Echtzeit extrem schnelle elektronische Änderungen in besonderer Materialklasse

In der Physik werden sie zurzeit intensiv erforscht, in der Elektronik könnten sie ganz neue Funktionen ermöglichen: Sogenannte topologische Materialien...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Intensiv- und Notfallmedizin: „Virtueller DIVI-Kongress ist ein Novum für 6.000 Teilnehmer“

08.07.2020 | Veranstaltungen

Größte nationale Tagung für Nuklearmedizin

07.07.2020 | Veranstaltungen

Corona-Apps gegen COVID-19: Nationalakademie Leopoldina veranstaltet internationales virtuelles Podiumsgespräch

07.07.2020 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Neue Erkenntnisse über Flüssigkeiten, die ohne Widerstand fließen

09.07.2020 | Physik Astronomie

Forscher der Universität Bayreuth entdecken außergewöhnliche Regeneration von Nervenzellen

09.07.2020 | Biowissenschaften Chemie

Selbstadaptive Systeme: KI übernimmt Arbeit von Software-Ingenieuren

09.07.2020 | Informationstechnologie

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics