Wat is de beste manier om de RNA-wereld-hypothese uit te leggen? verscheen oorspronkelijk op Quora: de plaats om kennis te vergaren en te delen, zodat mensen van anderen kunnen leren en de wereld beter begrijpen.
Antwoord van Drew Smith, Bestudeerde katalytisch RNA en ontwikkelde aptameren voor therapeutische en diagnostische toepassingen, op Quora:
De RNA-Wereld-hypothese lost het kip-en-ei-conflict op dat wordt gesteld door de structuur van de groei die door alle levende organismen wordt gedeeld. DNA codeert RNA, dat de synthese van eiwitten stuurt. Eiwitten doen het biochemische werk van het vastleggen van energie. Deze energie wordt gericht in de synthese van nieuwe kopieën van DNA, resulterend in de groei van nieuwe cellen en organismen.
Eiwitten hebben DNA nodig om informatie op te slaan, maar DNA heeft ook eiwitten nodig om biochemisch werk te doen. Noch DNA noch eiwitten kunnen het leven alleen ondersteunen. Het is een complex systeem, veel te complex om spontaan te zijn ontstaan bij de oorsprong van het leven. Er moet iets eenvoudigers aan vooraf zijn gegaan.
Tom Cech en Art Zaug’s ontdekking dat RNA biochemisch werk kon verrichten, naast het bekende vermogen om informatie op te slaan, was een opwindende openbaring. RNA kon zowel een kip als een ei zijn. De oorsprong van zelf-replicerende systemen werd een adresseerbaar wetenschappelijk probleem, geen beschamend mysterie.
De katalytische eigenschappen van RNA werden toegevoegd aan verschillende andere aanwijzingen betreffende primitief leven:
- RNA staat centraal in het proteïnesynthese proces. Inderdaad, het ribosoom, de plaats van eiwitsynthese, bestaat voor het grootste deel uit RNA en het is het RNA gedeelte dat aminozuren aan elkaar koppelt tot eiwitten.
- RNA-achtige nucleotiden zijn nog steeds aanwezig in de enzymen die veel fundamentele biochemische reacties katalyseren , wat suggereert dat eiwit-enzymen geleidelijk de plaats hebben ingenomen van RNA-enzymen.
- De bouwstenen van DNA zijn gemaakt van RNA-precursors, wat erop wijst dat RNA aan DNA voorafging.
Maar pogingen om zelfreplicerende RNA-werelden te scheppen onder plausibele omstandigheden van de vroege aarde zijn vrijwel mislukt. Het fundamentele probleem is dat RNA niet erg stabiel is in water. Het vereist een constante toevoer van energie om de synthese sneller te laten verlopen dan de afbraak.
Nick Lane gebruikte deze observatie (samen met vele andere) om te postuleren dat de RNA Wereld een tussenstadium van biotische evolutie was. Hij stelt voor dat een primitieve vorm van energiemetabolisme verscheen in alkalische hydrothermale bronnen. RNA voorlopers vingen deze energie op en begonnen het proces van Darwinistische evolutie dat resulteerde in het leven zoals wij dat nu kennen. Ik heb er hier wat meer over geschreven: Drew Smith’s antwoord op Welke hypothese heeft het meeste bewijs voor de oorsprong van het leven: Metabolisme of RNA zelfreplicatie?
De RNA-wereld was waarschijnlijk niet aan de oorsprong van het leven. Maar het heeft vrijwel zeker bestaan, en was een kritische stap in de jump-start van de Darwinistische evolutie en dus het verschijnen van complexe levensvormen. Het is mogelijk dat het leven zich had kunnen ontwikkelen zonder het bestaan van zelf-coderende en zelf-replicerende moleculen, maar het zou lang niet zo snel of zo ver gegaan kunnen zijn, en het zou heel goed helemaal mislukt kunnen zijn.
Voetnoten
Zelf-splitsend RNA: autoexcisie en autocyclisatie van de ribosomaal RNA tussenliggende sequentie van Tetrahymena.
Structurele biologie. Het ribosoom is een ribozyme.
Modern metabolisme als een palimpsest van de RNA-wereld.
Dit biologieboek blies me weg
Deze vraag verscheen oorspronkelijk op Quora – de plaats om kennis te vergaren en te delen, waardoor mensen van anderen kunnen leren en de wereld beter kunnen begrijpen. Je kunt Quora volgen op Twitter, Facebook en Google+. Meer vragen:
- RNA World Hypothesis: Welke hypothese heeft het meeste bewijs voor de oorsprong van het leven: Metabolisme of RNA zelfreplicatie?
- RNA: Wat zou mogelijk de meest opwindende toepassing van epigenetisch onderzoek kunnen zijn?
- Moleculaire Biologie: In hoeverre moet een moleculair bioloog organische chemie kennen?
Quora: de plaats om kennis te vergaren en te delen, zodat mensen van anderen kunnen leren en de wereld beter kunnen begrijpen.