Cos’è l’ipotesi del mondo RNA?

Qual è il modo migliore per spiegare l’ipotesi del mondo RNA? originariamente apparso su Quora: the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world.

Risposta di Drew Smith, Ha studiato l’RNA catalitico e sviluppato aptamers per applicazioni terapeutiche e diagnostiche, su Quora:

L’ipotesi del mondo RNA risolve l’enigma dell’uovo e della gallina posto dalla struttura della crescita condivisa da tutti gli organismi viventi. Il DNA codifica l’RNA, che dirige la sintesi delle proteine. Le proteine fanno il lavoro biochimico di catturare l’energia. Questa energia è diretta nella sintesi di nuove copie di DNA, con la conseguente crescita di nuove cellule e organismi.

Le proteine richiedono il DNA per immagazzinare informazioni, ma il DNA richiede anche proteine per fare il lavoro biochimico. Né il DNA né le proteine possono sostenere la vita da soli. È un sistema complesso, troppo complesso per essere apparso spontaneamente all’origine della vita. Qualcosa di più semplice deve averlo preceduto.

La scoperta di Tom Cech e Art Zaug che l’RNA poteva fare un lavoro biochimico, oltre alla sua nota capacità di memorizzare informazioni, fu una rivelazione elettrizzante. L’RNA poteva essere sia l’uovo che la gallina. L’origine dei sistemi auto-replicanti divenne un problema scientifico affrontabile, non un mistero imbarazzante.

Le proprietà catalitiche dell’RNA si aggiunsero a diversi altri indizi riguardanti la vita primitiva:

• L’RNA è centrale nel processo di sintesi delle proteine. Infatti, il ribosoma, il sito della sintesi proteica, è in gran parte RNA ed è la porzione di RNA che collega gli amminoacidi insieme in proteine.
• Nucleotidi simili all’RNA sono ancora presenti negli enzimi che catalizzano molte reazioni biochimiche fondamentali, suggerendo che gli enzimi proteici hanno gradualmente preso il sopravvento sugli enzimi RNA.
• Gli elementi costitutivi del DNA sono fatti da precursori dell’RNA, indicando che l’RNA ha preceduto il DNA.

Ma i tentativi di creare mondi di RNA auto-replicanti in condizioni plausibili della prima Terra sono praticamente falliti. Il problema fondamentale è che l’RNA non è molto stabile in acqua. Richiede un apporto costante di energia affinché i tassi di sintesi superino quelli di degradazione.

Nick Lane ha usato questa osservazione (insieme a molte altre) per postulare che il mondo RNA fosse uno stadio intermedio dell’evoluzione biotica. Egli propone che una forma primitiva di metabolismo energetico sia apparsa nelle bocche idrotermali alcaline. I precursori dell’RNA catturarono questa energia e iniziarono il processo di evoluzione darwiniana che portò alla vita come la conosciamo oggi. Ho scritto un po’ di più su questo argomento qui: La risposta di Drew Smith a Quale ipotesi ha più prove per l’origine della vita: Il metabolismo o l’autoreplicazione dell’RNA?

Il mondo dell’RNA probabilmente non era all’origine della vita. Ma quasi certamente è esistito, ed è stato un passo critico nell’avvio dell’evoluzione darwiniana e quindi nella comparsa di forme di vita complesse. È possibile che la vita si sia evoluta senza l’esistenza di molecole autocodificanti e autoreplicanti, ma non avrebbe potuto procedere altrettanto velocemente o lontano, e avrebbe potuto fallire del tutto.

Note a piè di pagina

RNA autosplicante: autoescissione e autociclizzazione della sequenza di intervento dell’RNA ribosomiale di Tetrahymena.

Biologia strutturale. Il ribosoma è un ribozima.

Il metabolismo moderno come un palinsesto del mondo RNA.

Questo libro di biologia mi ha fatto esplodere

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