Co to jest hipoteza świata RNA?

Jaki jest najlepszy sposób na wyjaśnienie hipotezy świata RNA? pierwotnie pojawił się na 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:

Hipoteza Świata RNA rozwiązuje zagadkę kurczaka i jajka, którą stwarza struktura wzrostu wspólna dla wszystkich żywych organizmów. DNA koduje RNA, który kieruje syntezę białek. Białka zrobić biochemiczną pracę przechwytywania energii. Ta energia jest skierowana do syntezy nowych kopii DNA, co powoduje wzrost nowych komórek i organisms.

Białka wymagają DNA do przechowywania informacji, ale DNA również wymaga białka do pracy biochemicznej. Ani DNA, ani białka nie mogą wspierać życia w pojedynkę. Jest to złożony system, o wiele zbyt złożony, aby mógł pojawić się spontanicznie w momencie powstania życia. Coś prostszego musiało go poprzedzić.

Tom Cech i Art Zaug odkrycie, że RNA może wykonywać pracę biochemiczną, oprócz jego znanej zdolności do przechowywania informacji, było elektryzującym objawieniem. RNA może być zarówno kurą, jak i jajkiem. Pochodzenie samoreplikujących się systemów stało się rozwiązywalnym problemem naukowym, a nie wstydliwą tajemnicą.

Katalityczne właściwości RNA zostały dodane do kilku innych wskazówek dotyczących pierwotnego życia:

• RNA jest centralnym elementem procesu syntezy białek. Rzeczywiście, rybosom, miejsce syntezy białek, jest w większości RNA i to część RNA łączy aminokwasy razem w białka .
• RNA-podobne nukleotydy są nadal obecne w enzymach, które katalizują wiele podstawowych reakcji biochemicznych , sugerując, że enzymy białkowe stopniowo przejęły od enzymów RNA.
• Bloki budulcowe DNA są wykonane z prekursorów RNA, wskazując, że RNA poprzedziło DNA.

Ale próby stworzenia samoreplikujących się światów RNA w prawdopodobnych warunkach wczesnej Ziemi całkiem się nie powiodły. Podstawowym problemem jest to, że RNA nie jest bardzo stabilny w wodzie. Wymaga stałego dopływu energii, aby tempo syntezy przewyższało tempo degradacji.

Nick Lane wykorzystał tę obserwację (wraz z wieloma innymi) do wysunięcia postulatu, że świat RNA był pośrednim etapem ewolucji biotycznej. Proponuje on, że prymitywna forma metabolizmu energetycznego pojawiła się w alkalicznych kominkach hydrotermalnych. Prekursory RNA przechwyciły tę energię i rozpoczęły proces darwinowskiej ewolucji, w wyniku której powstało życie, jakie znamy dzisiaj. Napisałem o tym nieco więcej tutaj: Odpowiedź Drew Smitha na Która hipoteza ma najwięcej dowodów na pochodzenie życia: Metabolizm czy samoreplikacja RNA?

Świat RNA prawdopodobnie nie był przy powstaniu życia. Ale to prawie na pewno istniał, i był krytycznym krokiem w jump-starting ewolucji darwinowskiej, a więc pojawienie się złożonych form życia. Jest możliwe, że życie mogło wyewoluować bez istnienia samokodujących i samoreplikujących się cząsteczek, ale mogło nie postępować prawie tak szybko lub tak daleko, i równie dobrze mogło się całkowicie nie udać.

Przypisy

Samosplatający się RNA: autoeksplozja i autocyklizacja sekwencji interferencyjnej rybosomalnego RNA z Tetrahymena.

Biologia strukturalna. The ribosome is a ribozyme.

Modern metabolism as a palimpsest of the RNA world.

This Biology Book Blew Me Away

This question originally appeared on Quora – the place to gain and share knowledge, empowering people to learn from others and better understand the world. Możesz śledzić Quorę na Twitterze, Facebooku i Google+. Więcej pytań:

• Hipoteza świata RNA: Która hipoteza ma najwięcej dowodów na pochodzenie życia: Metabolizm czy samoreplikacja RNA?
• RNA: Jakie może być potencjalnie najbardziej ekscytujące zastosowanie badań epigenetycznych?
• Biologia molekularna: W jakim stopniu biolog molekularny musi znać chemię organiczną?