Świat RNA
Z Wikipedii
Świat RNA to hipotetyczna faza rozwoju życia, w której RNA było zarówno nośnikiem genów, jak i pełniło rolę enzymów.
Spis treści |
[edytuj] Problem
We współczesnych komórkach nośnikiem informacji genetycznej jest DNA, a rolę enzymów pełnią białka. Jednak białka nie potrafią się same powielać, a duplikacja DNA nie zachodzi nigdy samoistnie, a wymaga wielu enzymów: DNA potrzebuje białka, a białka potrzebują DNA. W związku z tym problemem trudno było zbudować jakikolwiek wiarygodny model pochodzenia życia.
[edytuj] RNA zamiast DNA
Jednak to nie DNA jest matrycą, na bazie której powstają białka. DNA jest najpierw kopiowane na RNA, a następnie RNA służy jako matryca syntezy białek. Ponieważ RNA można podobnie jak DNA kopiować, łatwo wyobrazić sobie organizm, w którym materiał genetyczny jest przechowywany pod postacią RNA, a DNA w ogóle nie występuje. Takie twory rzeczywiście istnieją – są nimi retrowirusy, takie jak wirus HIV.
Z używaniem RNA jako nośnika genów wiąże się poważny problem – chociaż kopiowanie RNA jest możliwe, w procesie tym pojawia się o wiele więcej błędów, niż w kopiowaniu DNA. To stanowi jednak doskonały argument za wtórnością DNA – życie pierwotnie miało posiadać geny w postaci RNA, a później dopiero "wynalazło" DNA jako skuteczniejszy środek przechowywania informacji genetycznej.
Wymaganie współistnienia dwóch substancji jest bardziej prawdopodobne niż trzech, ale nadal nas to nie zadowala.
[edytuj] RNA zamiast białka
We współczesnej komórce występuje zarówno kodujące RNA (takie, które posłuży jako matryca syntezy białek) oraz różne typy niekodującego RNA. Jednym z typów RNA jest tRNA, uczestniczące jako antymatryca w syntezie białek – pasująca cząsteczka tRNA powiązana z odpowiednim aminokwasem przyłącza się w rybosomie do aktualnie przetwarzanego fragmentu matrycy (mRNA), po czym aminokwas ten jest dołączany do syntezowanego białka, a tRNA zostaje uwolnione.
Jednak komórka posiada wiele innych typów niekodującego RNA – RNA podobnie jak białka, a w przeciwieństwie do DNA, potrafi katalizować reakcje chemiczne. Niektóre cząsteczki RNA służą w komórce za enzymy. Do enzymów RNA, czyli tzw. rybozymów (we współczesnej komórce są to zwykle kompleksy RNA i białka, nie samego RNA, ale centrum aktywne znajduje się w cząsteczce RNA i w niektórych przypadkach wykazuje ona słasze działanie katalityczne również bez białka), należy wiele z najważniejszych i ewolucyjnie najstarszych enzymów komórki, odpowiedzialnych za takie funkcje jak synteza białek (rybosomowe RNA) oraz różne funkcje związane z kopiowaniem i naprawą DNA. Rybozymy niekodujące uczestniczą też w kontroli ekspresji genów i pełnią kilka innych funkcji.
Chociaż we współczesnej komórce dominują enzymy białkowe, można sobie wyobrazić, że na początku życia RNA pełniło również rolę katalityczną, a białka powstały dopiero później. Do najważniejszych argumentów za tą kolejnością należy ten, że enzymy uczestniczące w syntezie białek są zbudowane z RNA.
Hipoteza istnienia jednego rodzaju cząsteczki zdolnej zarówno do katalizy jak i samopowielania się jest bardzo atrakcyjna. Można pójść też dalej i spekulować, że cząsteczki RNA mogły stanowić pierwotne przedkomórkowe życie.
[edytuj] Sceptycyzm
O ile, co do wtórności DNA panuje konsens, z koncepcją świata RNA wiąże się wiele problemów.
RNA, choć może być katalizatorem, jest katalizatorem raczej słabym (w porównaniu do białek). Wierność przekazywania informacji genetycznej w porównaniu do DNA jest mniejsza. Cząsteczki RNA są dość niestabilne i stosunkowo łatwo ulegają degradacji (hydrolizie, utlenianiu). Jak na razie nie znaleziono RNA-enzymu katalizującego powielanie RNA, który mógłby być bardzo silnym argumentem za światem RNA. Spekuluje się więc, że być może to nie RNA, ale jakaś inna cząsteczka była pierwszym nośnikiem genów. Obecnie najpoważniejszym kandydatem jest PNA.
