mały|Porównanie kwasu rybonukleinowego (RNA) i kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) Świat RNA – hipotetyczna faza pochodzenia życia, w której jego początkowym etapem były kwasy rybonukleinowe (RNA), a dopiero później wyewoluowały współczesne DNA i białka. Właściwości RNA, wskazujące, że mogło być prekursorem życia, to: zdolność do przechowywania i replikowania informacji genetycznej zdolność rybozymów do katalizowania reakcji chemicznych Wiele koenzymów odgrywających fundamentalną rolę w życiu komórki, takich jak acetylo-CoA, NADH, FADH, to pochodne rybonukleotydów Rybosom, jeden z najważniejszych składników komórki, składa się głównie z RNA.

Niewykluczone, że świat RNA był poprzedzony światem WWAPlatts, S. N. (2004). The PAH World. Carnegie Institution of Washington Year Book, 03/04, 38-39.. Chociaż życie oparte na RNA mogło nie być pierwszym jakie istniało, hipoteza świata RNA wydaje sie być najbardziej preferowanym paradygmatem abiogenezy.

Historia W 1929 roku John B. S. Haldane opublikował artykuł o pochodzeniu życia, w którym przedstawił hipotezę zupy pierwotnej, a także twierdził, że formą przejściową między związkami organicznymi w pierwotnym oceanie a protoorganizmami były wolno żyjące wirusy. Twierdził, że życie w tej formie trwało przez wiele milionów lat. Wirusy odkryto zaledwie 30 lat wcześniej, a budowa DNA, kod genetyczny i zasady transkrypcji i translacji były nieznane. Postulaty Haldane'a okazały się być zbieżne z hipotezą świata RNA.

Twórcą hipotezy świata RNA był , który opublikował swoje przemyślenia w 1962 roku. Opierając się na obserwacji, że współczesne organizmy wykorzystują skomplikowany system zależności między DNA, RNA i białkami, w którym żadna grupa nie może istnieć bez pozostałych, doszedł do wniosku, że współczesne życie musiało powstać od prostszej formy. W swoim artykule przedstawił hipotezę że pierwotne życie mogło istnieć w postaci cząsteczek RNA, które z czasem nabyły funkcje enzymatyczne i samoreplikujace się. Rich znalazł zwolenników w postaciach Francisa Cricka i Leslie Orgel. Termin "Świat RNA" wymyślił i zastosował po raz pierwszy Walter Gilbert w 1986 roku. Hipoteza świata RNA ma swoich zwolenników wśród współczesnych biochemików. Zachwiała ją nieco praca zespołu z 2019 roku, w której wykazano, że deoksyrybonukleotydy mogły powstać samoistnie z rybonukleotydów pod wpływem światła UV.

RNA zamiast DNA Jednak to nie DNA jest matrycą, na bazie której powstają białka. DNA jest najpierw kopiowane na RNA, a następnie RNA służy jako matryca syntezy białek. Ponieważ RNA można podobnie jak DNA kopiować, łatwo wyobrazić sobie organizm, w którym materiał genetyczny jest przechowywany pod postacią RNA, a DNA w ogóle nie występuje. Twory egzystujące w ten sposób istnieją – są nimi retrowirusy, takie jak wirus HIV.

Z używaniem RNA jako nośnika genów wiąże się poważny problem – chociaż kopiowanie RNA jest możliwe, w procesie tym pojawia się o wiele więcej błędów, niż w kopiowaniu DNA. To stanowi jednak doskonały argument za wtórnością DNA – życie pierwotnie miało posiadać geny w postaci RNA, a później dopiero „wynalazło” DNA jako skuteczniejszy środek przechowywania informacji genetycznej.

RNA zamiast białka We współczesnej komórce występuje zarówno kodujące RNA (takie, które posłuży jako matryca syntezy białek) oraz różne typy niekodującego RNA. Jednym z typów RNA jest tRNA, uczestniczące jako antymatryca w syntezie białek – pasująca cząsteczka tRNA powiązana z odpowiednim aminokwasem przyłącza się w rybosomie do aktualnie przetwarzanego fragmentu matrycy (mRNA), po czym aminokwas ten jest dołączany do syntezowanego białka, a tRNA zostaje uwolnione.

Jednak komórka posiada wiele innych typów niekodującego RNA – RNA podobnie jak białka, a w przeciwieństwie do DNA, potrafi katalizować reakcje chemiczne. Niektóre cząsteczki RNA służą w komórce za enzymy; we współczesnej komórce zwykle nie są one zbudowane wyłącznie z RNA, lecz stanowią kompleksy RNA i białka, ale centrum aktywne znajduje się w cząsteczce RNA i w niektórych przypadkach wykazuje ona słabsze działanie katalityczne również bez białka. Do enzymów RNA, czyli tzw. rybozymów, należy wiele z najważniejszych i ewolucyjnie najstarszych enzymów komórki, odpowiedzialnych za takie funkcje jak synteza białek (rybosomowe RNA) oraz różne funkcje związane z kopiowaniem i naprawą DNA. Rybozymy uczestniczą też w kontroli ekspresji genów i pełnią kilka innych funkcji (zobacz też: ryboprzełącznik).

Chociaż we współczesnej komórce dominują enzymy białkowe, można sobie wyobrazić, że na początku życia RNA pełniło również rolę katalityczną, a białka powstały dopiero później. Do najważniejszych argumentów za tą kolejnością należy ten, że enzymy uczestniczące w syntezie białek są zbudowane z RNA.

Hipoteza istnienia jednego rodzaju cząsteczki zdolnej zarówno do katalizy, jak i samopowielania się jest bardzo atrakcyjna. Można pójść też dalej i spekulować, że cząsteczki RNA mogły stanowić pierwotne przedkomórkowe życie.

W 2001 roku zsyntetyzowano pierwsze cząsteczki RNA o aktywności polimerazy, dzięki czemu hipoteza świata RNA zyskała silny argument. Jedna z nich, o długości 165 nukleotydów powielała matrycę o długości 14 nukleotydów z dokładnością 98,5%.

Sceptycyzm O ile, co do wtórności DNA panuje konsens, z koncepcją świata RNA wiąże się wiele problemów.

RNA, choć może być katalizatorem, jest katalizatorem raczej słabym (w porównaniu do białek). Wierność przekazywania informacji genetycznej w porównaniu do DNA jest mniejsza. Cząsteczki RNA są dość niestabilne i stosunkowo łatwo ulegają hydrolizie.

Przypisy

Kategoria:Ewolucja Kategoria:Hipotezy biologiczne Kategoria:Powstanie życia Kategoria:RNA