Was ist der beste Weg, um die RNA-World-Hypothese zu erklären? erschien ursprünglich auf Quora: der Ort, um Wissen zu gewinnen und zu teilen, der Menschen befähigt, von anderen zu lernen und die Welt besser zu verstehen.
Antwort von Drew Smith, Studied catalytic RNA and developed aptamers for therapeutics and diagnostic applications, auf Quora:
Die RNA-World-Hypothese löst das Huhn-und-Ei-Rätsel, das sich aus der Wachstumsstruktur ergibt, die alle lebenden Organismen gemeinsam haben. Die DNA kodiert die RNA, die die Synthese von Proteinen steuert. Proteine verrichten die biochemische Arbeit der Energiegewinnung. Diese Energie wird in die Synthese neuer DNA-Kopien geleitet, was zum Wachstum neuer Zellen und Organismen führt.
Proteine benötigen DNA, um Informationen zu speichern, aber DNA benötigt auch Proteine, um biochemische Arbeit zu leisten. Weder die DNA noch die Proteine können das Leben allein tragen. Es ist ein komplexes System, das viel zu komplex ist, um spontan am Ursprung des Lebens entstanden zu sein. Etwas Einfacheres muss ihm vorausgegangen sein.
Die Entdeckung von Tom Cech und Art Zaug, dass RNA neben ihrer bekannten Fähigkeit, Informationen zu speichern, auch biochemisch arbeiten kann, war eine elektrisierende Offenbarung. Die RNA konnte beides sein: Huhn und Ei. Der Ursprung selbstreplizierender Systeme wurde zu einem lösbaren wissenschaftlichen Problem und nicht mehr zu einem peinlichen Rätsel.
Die katalytischen Eigenschaften der RNA gesellten sich zu mehreren anderen Hinweisen auf primitives Leben:
- RNA ist von zentraler Bedeutung für den Prozess der Proteinsynthese. Tatsächlich besteht das Ribosom, der Ort der Proteinsynthese, größtenteils aus RNA, und es ist der RNA-Anteil, der die Aminosäuren zu Proteinen verbindet.
- RNA-ähnliche Nukleotide sind immer noch in den Enzymen vorhanden, die viele grundlegende biochemische Reaktionen katalysieren, was darauf hindeutet, dass Protein-Enzyme allmählich von RNA-Enzymen abgelöst wurden.
- Die Bausteine der DNA werden aus RNA-Vorläufern hergestellt, was darauf hindeutet, dass die RNA der DNA vorausging.
Die Versuche, selbstreplizierende RNA-Welten unter plausiblen Bedingungen der frühen Erde zu schaffen, sind jedoch weitgehend gescheitert. Das grundlegende Problem ist, dass die RNA in Wasser nicht sehr stabil ist. Sie erfordert eine konstante Energiezufuhr, damit die Syntheseraten die Abbauraten übersteigen.
Nick Lane nutzte diese Beobachtung (zusammen mit vielen anderen), um zu postulieren, dass die RNA-Welt eine Zwischenstufe der biotischen Evolution war. Er schlägt vor, dass eine primitive Form des Energiestoffwechsels in alkalischen hydrothermalen Schloten auftrat. RNA-Vorläufer fingen diese Energie ein und leiteten den Prozess der darwinistischen Evolution ein, der zu dem Leben führte, wie wir es heute kennen. Ich habe hier ein wenig mehr darüber geschrieben: Drew Smiths Antwort auf Welche Hypothese hat die meisten Beweise für den Ursprung des Lebens: Metabolismus oder RNA-Selbstreplikation?
Die RNA-Welt war wahrscheinlich nicht am Ursprung des Lebens. Aber sie hat mit ziemlicher Sicherheit existiert und war ein entscheidender Schritt für die Initialzündung der Darwinschen Evolution und damit für das Auftreten komplexer Lebensformen. Es ist möglich, dass sich das Leben auch ohne die Existenz selbstkodierender und selbstreplizierender Moleküle hätte entwickeln können, aber es wäre vielleicht nicht annähernd so schnell oder so weit vorangeschritten, und es hätte auch ganz scheitern können.
Fußnoten
Selbstspleißende RNA: Autoexzision und Autozyklisierung der ribosomalen RNA-Intervallsequenz von Tetrahymena.
Strukturbiologie. Das Ribosom ist ein Ribozym.
Moderner Stoffwechsel als Palimpsest der RNA-Welt.
Dieses Biologiebuch hat mich umgehauen
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