Kjemikere ved Oregon State University har utviklet en kontroversiell teori om hvordan tilsynelatende-stabilt DNA baser kan bli presset inn i en "mørk tilstand" der de er svært sårbare for skader fra ultrafiolett stråling - en idé som har utfordret noen av de mest grunnleggende begrepene moderne biokjemi.
Teorien, ikke lenge siden avvist som umulige av mye av vitenskapen samfunnet, har bare de siste månedene begynt å garner økende interesse, og blir bekreftet av andre studier.
Og selv om det begynte som vitenskapelig kjetteri, kan funnene forklare hvordan tilstedeværelse av vann var nøkkelen til utviklingen av livet på Jorden, noe som gjør det mulig for livet å komme ut av det som var en gang en fiendtlig og uforsonlig primordial suppe av kjemikalier og stråling .
Mer og mer forskning blir fokusert på dette området siden en studie som beviser eksistensen av denne "mørke tilstand" ble utgitt av OSU forskerne i Journal of Physical Chemistry - selv om andre tidsskrifter hadde gjentatte ganger avvist funnene fordi de var for radikale.
"Funnene fra våre studier ikke passet de flestes forutinntatte oppfatninger om hvordan DNA-molekyler fungerer, så de antok vi måtte være feil," sier Wei Kong, en OSU professor i kjemi. "Kritikerne virket veldig sikker på seg selv, og vi hadde mye av søvnløse netter."
"Men bare siden i fjor sommer dette har vært et sentralt punkt i diskusjonen ved flere konferanser og vakte en spenning, som folk ser på data," Kong sa. "Blant annet hjelper det å forklare hvordan vann, eller noe annet som serverer den samme rollen, kunne ha hjulpet føre til utviklingen av liv."
Kjernen i debatten, Kong sa gjelder oppførselen til nukleinsyre baser - adenin, tymin, guanin og cytosin - det som AT og GC basepar skjemaet DNA og til slutt bli blåkopi for alle levende ting. En av de mest grunnleggende premissene for biokjemi er at disse nukleinsyre basene er svært stabile, som de ville være for å hindre frodig mutasjoner og gjøre en organisert genetisk struktur mulig.
Men studier ved OSU, som ble gjort med svært avansert elektron spektroskopi, viste at den påståtte stabiliteten av nukleinsyre basene i DNA er i stor grad en myte.
"I sin biologiske form, omgitt av andre hydrogen-limt baser, er det sant at nukleinsyrer som utgjør DNA er stabile," Kong sa. "Men vi fant at levende ting, i helheten deres, gi et miljø som skaper det stabilitet, gjennom vedlegg i basepar og / eller med nabolandet baser. Disse vedlegg tillate skadelige fotoniske energi til å bli utgitt som varme. Men en DNA-base som en isolerte molekyl, bare av seg selv, ikke har den stabilitet. "
I en overbevisende eksperiment, probed OSU forskere skjebnen til nukleinsyre baser etter laser stråling i det ultrafiolette området. De fant at molekyler - som reagerer svært raskt for ultrafiolett lys fornærmelser - kan selv bruke 20-300 nanosekunder i en ustabil, vibrerende "mørk tilstand" der de lett kan mutere og ikke fullt gjenopprette fra fotoniske skade.
Levetiden til mørk tilstand ikke er lang - et nanosekund er en milliarddel av et sekund. Men det er mer enn nok tid for DNA mutasjoner til å skje, sa Kong. Og eksistensen av denne mørke tilstand reist spørsmål om hvordan livet noensinne kunne ha begynt, gitt at den genetiske bærere var så lett muterte eller ødelagt i løpet av denne veldig kort, men veldig sårbar tid.