Die Originalversion von diese Geschichte erschien in Quanta-Magazin.
Für ein RNA-Molekül ist die Welt ein gefährlicher Ort. Im Gegensatz zur DNA, die in ihrer bemerkenswert stabilen doppelsträngigen Form Millionen von Jahren bestehen bleiben kann, ist RNA nicht für die Ewigkeit gebaut, nicht einmal in der Zelle, die sie hergestellt hat. Sofern sie nicht schützend an ein größeres Molekül gebunden ist, kann RNA innerhalb von Minuten oder weniger abgebaut werden. Und außerhalb einer Zelle? Vergiss es. Überall gibt es gefräßige RNA-zerstörende Enzyme, die von allen Lebensformen abgesondert werden, um sich gegen Viren zu verteidigen, die ihre genetische Identität im RNA-Code darlegen.
Es gibt eine Möglichkeit für RNA, außerhalb einer Zelle unbeschadet zu überleben: in einer winzigen, schützenden Blase. Seit Jahrzehnten beobachten Forscher, dass Zellen diese Zellmembranblasen, sogenannte extrazelluläre Vesikel (EVs), freisetzen, die mit abgebauter RNA, Proteinen und anderen Molekülen gefüllt sind. Aber diese Säcke galten lediglich als Müllsäcke, die bei der routinemäßigen Entrümpelung den zersetzten molekularen Abfall einer Zelle wegtransportierten.
Dann, in den frühen 2000er Jahren, zeigten Experimente von Hadi Valadi, einem Molekularbiologen an der Universität Göteborg, dass die RNA in einigen Elektrofahrzeugen nicht wie Müll aussah. Der Cocktail aus RNA-Sequenzen unterschied sich deutlich von denen im Inneren der Zelle und diese Sequenzen waren intakt und funktionsfähig. Als Valadis Team menschliche Zellen Elektrofahrzeugen von Mauszellen aussetzte, mussten sie schockiert feststellen, dass die menschlichen Zellen die RNA-Nachrichten absorbierten und sie „lasen“, um funktionelle Proteine zu erzeugen, die sie sonst nicht hätten herstellen können.
Valadi kam zu dem Schluss, dass Zellen RNA-Stränge speziell für die Kommunikation untereinander in Vesikel verpackten. „Wenn ich draußen bin und sehe, dass es regnet“, sagte er, „kann ich dir sagen: Wenn du rausgehst, nimm einen Regenschirm mit.“ » Auf die gleiche Weise, so schlug er vor, könnte eine Zelle ihre Nachbarn vor der Exposition gegenüber einem Krankheitserreger oder einer schädlichen Chemikalie warnen, bevor sie selbst der Gefahr ausgesetzt sind.
Seitdem sind viele Beweise für diese Theorie aufgetaucht, dank Verbesserungen in der Sequenzierungstechnologie, die es Wissenschaftlern ermöglichen, immer kleinere RNA-Segmente zu erkennen und zu entschlüsseln. Seit Valadi seine Experimente veröffentlicht hat, haben auch andere Forscher Elektrofahrzeuge beobachtet, die mit komplexen RNA-Kombinationen gefüllt sind. Diese RNA-Sequenzen können detaillierte Informationen über die Zelle enthalten, die sie erstellt hat, und in Empfängerzellen spezifische Wirkungen auslösen. Die Ergebnisse haben einige Forscher zu der Annahme veranlasst, dass RNA eine molekulare Verkehrssprache sein könnte, die über traditionelle taxonomische Grenzen hinausgeht und daher Botschaften kodieren könnte, die im gesamten Lebensbaum verständlich bleiben.
Im Jahr 2024 enthüllten neue Studien weitere Aspekte dieser Geschichte und zeigten beispielsweise, dass Archaeen mit Bakterien und eukaryontischen Zellen auch vesikelgebundene RNA austauschen, was bestätigt, dass das Phänomen in allen drei Lebensbereichen universell ist. Eine andere Studie hat unser Verständnis der zellulären Kommunikation zwischen Königreichen erweitert, indem sie gezeigt hat, dass infektiöse Pflanzen und Pilze verheerende RNA-Pakete als eine Form der koevolutionären Informationskriegsführung nutzen können: Eine feindliche Zelle liest die RNA und baut mit ihren eigenen Proteinen selbstzerstörende Proteine. molekulare Maschinerie.
„Ich war beeindruckt, was RNA leisten kann“, sagte Amy Buck, eine RNA-Biologin an der Universität Edinburgh, die nicht an der neuen Forschung beteiligt war. Für sie geht das Verständnis von RNA als Kommunikationsmittel „über die Würdigung der Komplexität und Dynamik der RNA innerhalb der Zelle hinaus.“ Die Übertragung von Informationen über die Zelle hinaus könnte eine seiner angeborenen Aufgaben sein.
Dringende Lieferung
Die Mikrobiologin Susanne Erdmann untersucht Virusinfektionen Haloferax-Vulkaneein einzelliger Organismus, der in unglaublich salzigen Umgebungen wie dem Toten Meer oder dem Großen Salzsee gedeiht. Es ist bekannt, dass einzellige Bakterien in großem Umfang Elektrofahrzeuge austauschen, aber H. volcanii ist kein Bakterium, sondern ein Archaeen, ein Mitglied des dritten Evolutionszweigs des Lebens, der Zellen aufweist, die anders aufgebaut sind als Bakterien oder Eukaryoten wie wir.
Da Elektrofahrzeuge die gleiche Größe und Dichte haben wie die von Erdmanns Team am Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie in Deutschland untersuchten Viruspartikel, tauchen sie „immer auf, wenn man Viren isoliert und reinigt“, erklärte sie. Schließlich wurde seine Gruppe neugierig und beschloss, einen Blick darauf zu werfen, was sich darin befand.