Vad är RNA-världshypotesen?

Vad är det bästa sättet att förklara RNA World-hypotesen? dök ursprungligen upp på Quora: platsen för att få och dela kunskap, vilket gör det möjligt för människor att lära av andra och bättre förstå världen.

Svar från Drew Smith, Studied catalytic RNA and developed aptamers for therapeutics and diagnostic applications, på Quora:

RNA World-hypotesen löser den höns-och-ägg-frågetecken som ställs av den tillväxtstruktur som delas av alla levande organismer. DNA kodar för RNA, som styr syntesen av proteiner. Proteiner utför det biokemiska arbetet med att fånga energi. Denna energi styrs till syntesen av nya kopior av DNA, vilket resulterar i tillväxten av nya celler och organismer.

Proteiner kräver DNA för att lagra information, men DNA kräver också protein för att utföra biokemiskt arbete. Varken DNA eller protein kan upprätthålla livet ensamt. Det är ett komplext system, alldeles för komplext för att ha uppstått spontant vid livets uppkomst. Något enklare måste ha föregått det.

Tom Cech och Art Zaugs upptäckt att RNA kunde utföra biokemiskt arbete , utöver sin kända förmåga att lagra information, var en elektrifierande uppenbarelse. RNA kunde vara både en höna och ett ägg. Ursprunget till självreplikerande system blev ett vetenskapligt problem som gick att lösa, inte ett pinsamt mysterium.

RNA:s katalytiska egenskaper lades till flera andra ledtrådar om primitivt liv:

• RNA är centralt i proteinsyntesprocessen. Faktum är att ribosomen, platsen för proteinsyntesen, till största delen består av RNA och det är RNA-delen som binder ihop aminosyror till proteiner .
• RNA-liknande nukleotider finns fortfarande kvar i de enzymer som katalyserar många grundläggande biokemiska reaktioner , vilket tyder på att proteinenzymerna successivt tog över från RNA-enzymerna.
• DNA:s byggstenar tillverkas av RNA-prekursorer, vilket tyder på att RNA föregick DNA.

Men försöken att skapa självreproducerande RNA-världar under plausibla förhållanden på den tidiga jorden har i stort sett misslyckats. Det grundläggande problemet är att RNA inte är särskilt stabilt i vatten. Det krävs en konstant tillförsel av energi för att synteshastigheten ska vara större än nedbrytningshastigheten.

Nick Lane använde denna observation (tillsammans med många andra) för att postulera att RNA-världen var ett mellanstadium i den biotiska evolutionen. Han föreslår att en primitiv form av energimetabolism uppstod i alkaliska hydrotermiska skorstenar. RNA-prekursorer fångade upp denna energi och inledde den darwinistiska evolutionsprocessen som resulterade i det liv som vi känner till i dag. Jag har skrivit lite mer om detta här: Jag har skrivit lite mer om detta här: Drew Smiths svar på frågan Vilken hypotes har flest bevis för livets ursprung? Metabolism eller RNA-självreplikation?

RNA-världen fanns förmodligen inte vid livets uppkomst. Men den existerade nästan säkert, och var ett kritiskt steg för att få igång den darwinistiska evolutionen och därmed uppkomsten av komplexa livsformer. Det är möjligt att livet kunde ha utvecklats utan förekomsten av självkodande och självreplikerande molekyler, men det skulle kanske inte ha gått lika snabbt eller lika långt, och skulle mycket väl kunna ha misslyckats helt och hållet.

Fotnoter

Självsplicerande RNA: autoexcision och autocyklisering av den intervenerande sekvensen av ribosomalt RNA i Tetrahymena.

Strukturell biologi. Ribosomen är ett ribozym.

Modern metabolism som en palimpsest av RNA-världen.

Den här biologiboken blåste mig omkull

Denna fråga dök ursprungligen upp på Quora – platsen för att inhämta och dela kunskap, vilket gör det möjligt för människor att lära sig av andra och bättre förstå världen. Du kan följa Quora på Twitter, Facebook och Google+. Fler frågor:

• RNA World Hypothesis: Vilken hypotes har flest bevis för livets ursprung: Metabolism eller RNA-självreplikation?
• RNA: Vad kan potentiellt vara den mest spännande tillämpningen av epigenetisk forskning?
• Molekylärbiologi: I vilken utsträckning behöver en molekylärbiolog kunna organisk kemi?