Яна Донец
октябрь 2016.
3927

В чем заключается теория РНК-мира?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
3
1 ответ
Поделиться

Если очень коротко, то это  предположение, что жизнь на Земле начиналась не с ДНК или белков, а с ансамблей РНК. 

Главной проблемой в происхождении жизни является вопрос о возникновении аппарата наследственности и вещества наследственности – нуклеиновых кислот.

Маловероятно, что жизнь началась с ДНК, потому что это громоздкие двухцепочечные молекулы, просто здоровенные по молекулярным меркам. Кроме того, они не могут сами себя обслуживать (нужны белки, а это всё усложняет).

Если предположить, что жизнь началась с белков, то возникают другие проблемы (например, откуда бы им взяться без ДНК).

Чем же РНК лучше?

РНК – одноцепочечные гибкие молекулы. Долгое время считалось, что функция РНК состоит в простом считывании информации с цепей ДНК + последующий синтез белков на РНК-матрице. Потом оказалось, что кодирующие РНК - малая доля всех РНК, а основная часть - как раз некодирующие. Было открыто явление обратной транскрипции – синтез ДНК на матрице РНК. Так же стало известно, что РНК способны самосворачиваться в компактные структуры, узнавать и избирательно связывать органические молекулы. Совсем как… белки.

Получается, РНК - уникальный биополимер, которому свойственны функции ДНК и белков одновременно:

1) Комплементарная репликация (если для чайников, то это достройка «обратной цепи» по имеющейся цепи. Не копирование и не зеркальное построение, а как бы «снятие негатива»)

2) Кодирование белков

3)Структурная и формообразующая функции (сворачивание в клубочки разной формы)

4)Специфическое узнавание молекул

5) Катализ реакций

Выходит, молекулы РНК могли бы обходиться не только без ДНК как генетического вещества, но и без белков для осуществления катализа реакций. Эта идея была сформулирована в 1986 г. и в настоящее время является почти общепринятой.

В древнем мире РНК не было ни белков, ни ДНК, а лишь ансамбли различных молекул РНК. Дело в том, что из единичных молекул РНК в подходящих условиях вырастают колонии из копий исходной молекулы.

Возможно, эти процессы происходили в мелких лужицах, которые то подсыхали и разделялись, то снова заливались доисторическим дождиком, сливаясь в одну большую. В луже, содержащей РНК, молекулы копировались (иногда с ошибками) и накапливались. Но на этом этапе никакой эволюции еще не было, потому что любые варианты копировались одинаково интенсивно. Чтобы естественный отбор начал работать, необходима была какая-то форма обособления отдельных ансамблей РНК. "Лучшие" обособленные ансамбли РНК должны расти быстрее других, перерастать их, тем самым обеспечивая отбор. Поэтому в большинстве теорий происхождения жизни возникновение каких-то ограничивающих мембран - необходимое условие начала эволюции. В этом одна из основных трудностей таких теорий.

Но для РНК была экспериментально показана способность формировать молекулярные колонии на гелях или других влажных твердых средах. Смешанные колонии РНК на твердых или полутвердых поверхностях, без каких-то ни было мембран, и могли быть первыми эволюционирующими бесклеточными ансамблями. Это создавало условия для очень быстрой эволюции: колонии РНК не были отгорожены от внешней среды и могли легко обмениваться своим генетическим материалом.

И так, эволюционный процесс должен был быть исключительно быстрым благодаря трем обстоятельствам:

1)  Спонтанные перестройки молекул РНК + низкая точность  копирования = огромное число вариантов для отбора.

2) Свободный обмен молекулами РНК между колониями через воду и атмосферу делал любые полезные инновации достоянием всех и позволял колониям быстро совершенствоваться за короткое время.

3)  Экспоненциальное обогащение всей популяции «лучшими» молекулами РНК в циклах умножения и отбора - эволюционный двигатель для всего коммунального мира РНК в целом.

Если именно мир РНК возник и эволюционировал в клеточные формы жизни на Земле, то весь путь эволюции до индивидуальных организмов с клеточной структурой, ДНК и современным аппаратом белкового синтеза должен был быть пройден менее чем за пол-миллиарда лет.

Это адаптированное сокращение доклада А.С. Спирина "Древний мир РНК". Гуглится легко. Рекомендую прочитать его целиком, если вам интересны подробности.

8
0
Прокомментировать
Ответить
Читайте также на Яндекс.Кью
Читайте также на Яндекс.Кью