RNA-maailma

Wikipedia

RNA-maailma-teorian mukaan RNA oli ennen ensimmäisten solujen ilmestymistä pääasiallinen tai todennäköisesti ainoa elämän muoto Maassa. Teoriaa tukee RNA:n kyky säilyttää, siirtää ja monistaa geneettistä tietoa ja sen lisäksi toimia kemiallisia reaktioita katalysoivana molekyylinä, ribotsyyminä. Modernin solun komentoketjua tutkimalla voidaan huomata, että DNA johtaa tapahtumia ohjeillaan. DNA saa RNA:n hoitamaan hakemis- ja kuljetustyön. RNA toteuttaa solussa useita olennaisia tehtäviä, jotka näyttävät olevan peräisin varhaisista elämänmuodoista. RNA:n moniin tehtäviin kuuluu kääntää ja välittää DNA:n ohjeet. RNA rakentuu miltei samoista nelikirjaimisista aakkosista kuin DNA, ja se voi toimia kuin perimä. Tunnetaan myös RNA-viruksia, joissa RNA on ottanut DNA:n paikan. RNA siis pystyy geneettiseen tallentamiseen.

RNA:lla ei ole proteiinien tasoista katalyyttistä kykyä, mutta se pystyy matkimaan tiettyjä entsyymejä, jotka aiheuttavat toisten RNA:iden jousteiden katkeamisen ja yhteenliittymisen. Näin biokemistit huomasivat, että RNA voisi jotenkin katalysoida oman kopionsa, ja siten elämä olisi voinut alkaa RNA-liemessä, jossa RNA-molekyylit toimivat sekä geneettisinä varastoina että katalyytteinä, kun ne laskostuisivat sopiviin kolmiulotteisiin muotoihinsa. Tätä teoriaa alettiin kutsua nimellä RNA-maailma vuonna 1983.

RNA-maailma-teorian kannattajat olettavat, että RNA-molekyylit sisältävä liemi kehittyy darwinistisen evoluution kaltaisessa prosessissa. Normaalisti darwinistisella evoluutiolla viitataan solujen kaltaisiin eliöihin, mutta periaatteessa se tarvitsee vain kopioitumisen, muuntelun ja valinnan. Biologiassa käytetään tälle nimitystä molekyylievoluutio. 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. Joidenkin virusten RNA-perimä viittaa siihen, että ne ovat RNA-maailman jäänteitä.

RNA-maailma-teoria kuulostaa lupaavalta, mutta sillä on monia vastustajia. Teoria on herättänyt kritiikkiä, esimerkiksi koska RNA-maailma-teoria keskittyy pelkästään kopioitumiseen aineenvaihdunnan kustannuksella. RNA-maailma-teorian vastakohdan aineenvaihdunta ensin -teorian mukaan yksinkertaisia reaktioita ja aineenvaihduntaa on ollut ennen geenien syntyä. Aineenvaihdunta tarkoittaa tässä kemiallisten reaktioiden ketjua, jossa yksistä prosesseista vapautuva energia siirtyy toisen prosessin käyttöön, mikä lopulta johtaa monimutkaisempien molekyylien syntyyn. Toisaalta RNA-maailmaa on pidetty myöhäisempänä vaiheena, ja sitä ennen olisi todennäköisesti ollut RNA:ta huomattavasti yksinkertaisempi ja pienempi itsekopiotuva molekyyli, joka kuitenkin kopioituu riittävän luotettavasti. Siinä tapauksessa molekyylievoluutio pääsisi muuntamaan molekyyliä ja lisäämään siihen informaatiota vaihe vaiheelta niin kauan, kunnes saavutettaisiin lyhyitä RNA-jousteita vastaava monimutkaisuus.

RNA-maailman seuraavan vaihe olisi ollut, että primitiiviset RNA-jousteet alkaisivat valmistaa proteiineja, mutta ei tiedetä miten, eli miten 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. Mahdollisesti kaksi RNA-molekyyliä törmäsi toisiinsa, jolloin toinen siirsi lastinsa toiselle, ja näin syntyi kahden aminohapon ketju, joka roikkui RNA:ssa, ja niin edelleen.