Świat RNA

Ten artykuł należy dopracować:

od 2026-03 → poprawić styl – powinien być encyklopedyczny,
od 2008-09 → dodać przypisy do treści niemających odnośników do źródeł,
wyeliminować publicystykę.
Dokładniejsze informacje o tym, co należy poprawić, być może znajdują się w dyskusji tego artykułu.
Po wyeliminowaniu niedoskonałości należy usunąć szablon {{Dopracować}} z tego artykułu.

Świat RNA – hipotetyczna faza pochodzenia życia, w której jego początkowym etapem były kwasy rybonukleinowe (RNA), a dopiero później wyewoluowały współczesne DNA i białka^[1][2]. Właściwości RNA, wskazujące, że mogło być prekursorem życia, to^[1][2]:

• 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^[3]
• Rybosom, jeden z najważniejszych składników komórki, składa się głównie z RNA.

Niewykluczone, że świat RNA był poprzedzony światem WWA^[4]. Chociaż życie oparte na RNA mogło nie być pierwszym jakie istniało, hipoteza świata RNA wydaje sie być najbardziej preferowanym paradygmatem abiogenezy^[5].

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^[6]. 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^[7].

Twórcą hipotezy świata RNA był Alexander Rich(inne języki), który opublikował swoje przemyślenia w 1962 roku^[8]. 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^[8]. Rich znalazł zwolenników w postaciach Francisa Cricka^[9] i Leslie Orgel^[10]. Termin "Świat RNA" wymyślił i zastosował po raz pierwszy Walter Gilbert w 1986 roku^[11][12][13]. Hipoteza świata RNA ma swoich zwolenników wśród współczesnych biochemików^[14][15]. Zachwiała ją nieco praca zespołu Johna Sutherlanda(inne języki) z 2019 roku, w której wykazano, że deoksyrybonukleotydy mogły powstać samoistnie z rybonukleotydów pod wpływem światła UV^[16].

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.

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%^[17].

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.