RNA-maailma

Tämän artikkelin tai sen osan kieliasua on pyydetty parannettavaksi. Voit auttaa Wikipediaa parantamalla artikkelin kieliasua. Tarkennus: Ei tietosanakirjakieltä "Nyt tulee vastaan kysymys, ..."

RNA-maailma on hypoteesi, jonka mukaan elämän synty lähti liikkeelle RNA:sta.

Tällöin RNA-maailmassa sama molekyyli sattoi varastoida tietoa ja toimia esisolun kemiallisten reaktioiden ohjaajana entsyymiproteiinin sijaan.

DNA-geeni varastoi nykyajan soluissa tiedon proteiinientsyymien rakentamiseen. RNA pystyy nykytiedon mukaan toimimaan geeninä ja entsyyminä.^lähde? Hypoteesin mukaan RNA olisi alussa ohjannut esisolun reaktioita suoraan katalyyttisesti entsyymien tavoin,^[1] ja myöhemmin olisivat kuvaan tulleet nykyistä muistuttavat proteiinientsyymit. DNA olisi yleistynyt geeninä tämän jälkeen, koska se on RNA:ta vakaampi molekyyli ja kykenee tällöin varastoimaan paremmin suuria määriä tietoa. Näin DNA-alkusolut saattoivat kehittyä RNA-alkusoluja mutkikkaammiksi ja selvitä vaihtelevammissa oloissa. Tätä hypoteesia alettiin kutsua nimellä RNA-maailma vuonna 1983. Itse esisolu olisi saattanut olla rasvapisara, lipidikuorinen miselli tai liposomi.

RNA-maailma -hypoteesia tukee RNA:n kyky säilyttää, siirtää ja monistaa geneettistä tietoa ja sen lisäksi toimia joitakin kemiallisia reaktioita katalysoivana entsyyminä eli ribotsyyminä. Lähetti-RNA:ssa voi olla 2000-luvulla tehtyjen tutkimusten mukaan ribokytkin, joka mahdollistaa RNA:n ohjaaman reaktioketjun itsesäätelyn. RNA-maailmassa tapahtuvat nopeat mutaatiot mahdollistaisivat monen tyyppisten geenien synnyn ennen DNA:ta. RNA-maailmaa vastaan puhuu muun muassa se, ettei tiedetä riittikö se yksinään ensimmäiseksi esisolun katalyytiksi ja toisaalta sen joidenkin emästen eloton synty on nykytiedon mukaan hankalaa ja vaatii erityisiä olosuhteita. Lisäksi monet RNA:t ovat itseään katkaisevia. Näin ollen kysymys siitä, aloittiko RNA elämän, on yhä avoin ja vailla vastausta.

RNA-maailman kannattajien mielestä solun kehitys olisi lähtenyt liikkeelle itseään monistavasta RNA-molekyylistä orgaanisia molekyylejä sisältäneessä "alkuliemessä". Mallin mukaan kun ensimmäinen itseään kopioiva RNA-molekyyli alkoi monistua, tuossa kopioinnissa tapahtui kopiointivirheitä eli mutaatioita, joilloin molekyyleistä tuli erilaisia. Erilaiset molekyylimutaatiot jatkoivat itsensä kopioimista ja kilpailivat toistensa kanssa ympäristönsä rakennusaineista ja energiasta. Tämä johti siihen, että tehokkaimmin kopioituvat molekyylit tulivat ympäristössään vallitseviksi. Tätä prosessia kutsutaan molekyylievoluutioksi. Erilaiset RNA-molekyylit saattoivat myös laskostua erilaisiin kolmiulotteisin muotoihin erilaisiksi katalyyteiksi. Ainakin viruksissa RNA:n tiedetään mutatoituvan DNA:ta nopeammin.

Molekyylievoluutiota on yritetty selittää monilla kokeilla, jotka esimerkiksi perustuvat RNA-virukseen nimeltä Q_β, joka ei tarvitse solun kaltaista monimutkaista ympäristöä kopioitumiseen. Odotusten mukaan kokeissa tapahtui kopiointivirheitä ja molekyylien kilpailua ja täten valintaa. Joidenkin virusten RNA-perimä viittaa siihen, että ne ovat RNA-maailman jäänteitä.

RNA-maailman seuraava vaihe olisi ollut, että primitiiviset RNA-juosteet alkaisivat valmistaa proteiineja, tätä pidetään todennäköisenä, koska nykyisissäkin soluissa RNA-molekyylit, ribotsyymit, osallistuvat ribosomeissa proteiinien rakentamiseen. Täten RNA-maailma kehittyisi nykyiseksi geneettisen koodin yhdistämäksi nukleiinihappojen ja proteiinien kaksijakoiseksi järjestelmäksi. Alkuliemessä epäilemättä oli aminohappoja runsaasti. Aminohappojen kanssa vuorovaikutuksessa olleella RNA-molekyylillä oli mahdollisuus yhdistää ne proteiineiksi katalysoimalla peptidisidosten muodostumisen.

RNA-maailman vaihtuminen DNA-maailmaksi saattoi johtua olosuhteiden kehittymisestä RNA-eliöille epäedulliseen suuntaan. DNA-eliöt saattoivat selvitä vaihtelevammissa ympäristöissä, koska DNA on RNA:ta vakaampi ja kykenee varastoimaan suuret määrät tietoa erilaisiin ympäristöihin soveltuviin toimintoihin. Yksinkertaistaen sanottuna, RNA-esisolu saattoi selvitä ympäristössä, missä monia RNA-esisolun osasia syntyi elottomasti pitkälle rakentuneina. DNA-eliö saattoi jalostaa ympäristönsä aineita pidemmälle, ja näin selvitä vaativammassa ympäristössä.

1. ↑ Biokemian ja solubiologian perusteet, Jyrki Heino, Matti Vuento WSOY 2001, 1. painos 2007, ISBN 978-951-0-32563-6, http://www.vsoy.fi (Arkistoitu – Internet Archive) s. 75