Mikä on RNA-maailman hypoteesi?

Mikä on paras tapa selittää RNA-maailman hypoteesi? ilmestyi alun perin sivustolla Quora: The place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world.

Answer by Drew Smith, Studied catalytic RNA and developed aptamers for therapeutics and diagnostic applications, on Quora:

The RNA World hypothesis resolves the chicken-and-egg conundrum posed by the structure of growth shared by all living organisms. DNA koodaa RNA:ta, joka ohjaa proteiinien synteesiä. Proteiinit tekevät biokemiallista työtä energian sitomiseksi. Tämä energia ohjataan uusien DNA-kopioiden synteesiin, mikä johtaa uusien solujen ja organismien kasvuun.

Proteiinit tarvitsevat DNA:ta tiedon tallentamiseen, mutta DNA tarvitsee myös proteiineja tehdäkseen biokemiallista työtä. Kumpikaan, DNA tai proteiini, ei voi yksinään ylläpitää elämää. Kyseessä on monimutkainen järjestelmä, aivan liian monimutkainen syntyäkseen spontaanisti elämän syntyessä. Jonkin yksinkertaisemman on täytynyt edeltää sitä.

Tom Cechin ja Art Zaugin löytö, jonka mukaan RNA voi tehdä biokemiallista työtä , sen tunnetun kyvyn lisäksi tallentaa tietoa, oli sähköistävä ilmestys. RNA saattoi olla sekä kana että muna. Itsereplikoituvien järjestelmien alkuperästä tuli ratkaistavissa oleva tieteellinen ongelma, ei kiusallinen mysteeri.

RNA:n katalyyttiset ominaisuudet lisättiin useisiin muihin alkukantaista elämää koskeviin johtolankoihin:

• RNA:lla on keskeinen merkitys proteiinisynteesissä. Ribosomi, proteiinisynteesin tapahtumapaikka, on todellakin enimmäkseen RNA:ta, ja juuri RNA:n osa yhdistää aminohapot proteiineiksi.
• RNA:n kaltaisia nukleotideja on edelleen entsyymeissä, jotka katalysoivat monia perustavanlaatuisia biokemiallisia reaktioita , mikä viittaa siihen, että proteiinien entsyymit ovat vähitellen ottaneet RNA:n entsyymien paikan.
• DNA:n rakennuspalikat muodostuvat RNA:n esiasteista, mikä viittaa siihen, että RNA edelsi DNA:ta.

Mutta yritykset luoda itsereplikoituvia RNA-maailmoja uskottavissa varhaisen Maan olosuhteissa ovat melko lailla epäonnistuneet. Perusongelma on se, että RNA ei ole kovin stabiili vedessä. Se vaatii jatkuvaa energian syöttöä, jotta synteesinopeus ylittäisi hajoamisnopeuden.

Nick Lane käytti tätä havaintoa (monien muiden havaintojen ohella) olettaakseen, että RNA-maailma oli biologisen evoluution välivaihe. Hän ehdottaa, että alkeellinen energia-aineenvaihdunnan muoto ilmestyi emäksisissä hydrotermisissä purkausaukoissa. RNA:n esiasteet sieppasivat tämän energian ja aloittivat darwinistisen evoluutioprosessin, jonka tuloksena syntyi elämä sellaisena kuin me sen nykyään tunnemme. Olen kirjoittanut tästä hieman enemmän täällä: Drew Smithin vastaus kysymykseen: Millä hypoteesilla on eniten todisteita elämän synnystä: Metabolia vai RNA:n itsereplikaatio?

RNA-maailma ei todennäköisesti ollut mukana elämän synnyssä. Mutta se oli lähes varmasti olemassa, ja se oli kriittinen askel Darwinin evoluution käynnistämisessä ja siten monimutkaisten elämänmuotojen ilmaantumisessa. On mahdollista, että elämä olisi voinut kehittyä ilman itse koodaavien ja itseään monistavien molekyylien olemassaoloa, mutta se ei ehkä olisi edennyt läheskään yhtä nopeasti tai yhtä pitkälle, ja se olisi saattanut hyvinkin epäonnistua kokonaan.

Footnotes

Self-splicing RNA: Tetrahymenan ribosomaalisen RNA:n välisekvenssin automaattinen leikkautuminen ja autosyklisaatio.

Rakennebiologia. Ribosomi on ribotsyymi.

Moderni aineenvaihdunta RNA-maailman palimpsestina.

This Biology Book Blew Me Away

Tämä kysymys ilmestyi alun perin sivustolla Quora – the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world. Voit seurata Quoraa Twitterissä, Facebookissa ja Google+:ssa. Lisää kysymyksiä:

• RNA World Hypothesis: Millä hypoteesilla on eniten todisteita elämän synnystä: Metabolia vai RNA:n itsereplikaatio?
• RNA: Mikä voisi mahdollisesti olla epigeneettisen tutkimuksen jännittävin sovellus?
• Molekyylibiologia: Missä määrin molekyylibiologin pitää osata orgaanista kemiaa?