RNA-världshypotesen

Ett modernt cellmembrans två främsta beståndsdelar är lipider och proteiner. En avgörande fråga för livets uppkomst är om RNA eller en prototyp till cellmembranen bildades först.

RNA-världshypotesen är tanken att det första livet på jorden var baserat enbart på ribonukleinsyra (RNA), snarare än deoxiribonukleinsyra (DNA), RNA och proteiner som dagens livsformer.

Frågan hur den första cellen bildades från enkla organiska molekyler är ännu inte besvarad, men det finns många hypoteser. En del av dessa utgår från att nukleinsyra uppkommit tidigt - "generna först" - medan andra utgår från att de biokemiska reaktionerna och reaktionsvägarna kommit först, "metabolismen först". Det finns även hybridmodeller som kombinerar bitar av bägge varianterna. RNA kan både lagra genetisk information, på samma sätt som DNA, och katalysera kemiska reaktioner på samma sätt som proteinbaserade enzymer. RNA kan därför ha haft en huvudroll i de livsformer som föregick de första cellerna.

"Generna först"

RNA jämfört med DNA.

Hypotesen om RNA-världen innebär att små korta RNA-molekyler som bildats spontant, även ska ha haft förmågan att katalysera sin egen fortsatta replikation. Det är svårt att bedöma hur sannolik spontan bildning av RNA är, men det har lagts fram flera olika teorier om hur det kan ha gått till. Tidiga former av cellmembran kan ha bildats spontant ur så kallade proteinoider, protein-liknande molekyler som bildas då aminosyror upphettas. När proteinoider förekommer i rätt koncentration bildar de mikrosfärer i vattenlösning, som beter sig ungefär som membraninneslutningar. Bland andra möjligheter finns system av kemiska reaktioner som sker inom substrat av lera, eller på ytan av pyritrika stenar. Bland faktorer som stödjer teorin om RNA-världen finns bland annat RNA:s förmåga att replikera; Sol Spiegelman lyckade 1977 skapa RNA-kedjor som kunde replikera^{[källa behövs]}, som var så korta som ungefär 50 nukleotider. RNA kan lagra information och själv katalysera reaktioner. I dagens organismer har den många olika viktiga roller, som mellansteg i uttryck och underhåll av genetisk information. Att molekylen, eller åtminstone dess beståndsdelar, så lätt kan bildas under de förhållanden som man tror är ungefär de som rådde på det unga jordklotet talar också för teorin om RNA-världen.

Det finns dock flera problem som behöver lösas för att RNA-hypotesen helt ska hänga ihop. De största problemen med hypotesen är att RNA är instabilt då det exponeras för ultraviolett strålning, hur nukleotiderna kunde aktiveras och bindas, bristen på löst fosfat, som behövs till nukleotidkedjans ryggrad, och att kvävebasen cytosin är instabil och lätt genomgår hydrolys.

Nyliga experiment antyder dessutom att de ursprungliga uppskattningarna av hur stora RNA-molekyler som skulle krävas för att den skulle kunna replikera sig själv förmodligen var grova underskattningar. Modernare varianter av teorin om RNA-världen föreslår att en molekyl som är enklare än RNA var kapabel till replikation på egen hand, och att denna replikerande värld sedan övergick till en RNA-värld. I dagsläget har de olika teorierna inte tillräckligt mycket med bevis som stödjer dem. Många av dem kan visserligen simuleras och testas i ett laboratorium, men avsaknaden av opåverkade sedimentära bergarter från jordens tidiga historia medför få möjligheter att testa hypotesen om DNA-världen på ett tillförlitligt sätt.

Se även

• Micell

Noter och referenser

Bibliografi

• Cairns-Smith, A. G. (1993). Genetic Takeover: And the Mineral Origins of Life. Cambridge University Press. ISBN 0-521-23312-7. 
• Orgel, L. E. (October 1994). ”The origin of life on the Earth”. Scientific American 271 (4): sid. 76–83. doi:10.1038/scientificamerican1094-76. PMID 7524147. 
• Orgel, L. E. (2004). ”Prebiotic Chemistry and the Origin of the RNA World”. Critical Reviews in Biochemistry and Molecular Biology 39 (2): sid. 99–123. doi:10.1080/10409230490460765. ISSN 1549-7798. PMID 15217990. 
• Woolfson, Adrian (September 2000). Life Without Genes. London: Flamingo. ISBN 978-0006548744. 
• Vlassov, Alexander V.; Kazakov, Sergei A.; Johnston, Brian H.; Landweber, Laura F. (July 2005). ”The RNA World on Ice: A New Scenario for the Emergence of RNA Information”. Journal of Molecular Evolution 61 (2): sid. 264–273. doi:10.1007/s00239-004-0362-7. PMID 16044244. 

Externa länkar

• "The RNA world" (2001) av Sidney Altman, på Nobelprisets webbplats
• "Exploring the new RNA world" (2004) av Thomas R. Cech, på Nobelprisets webbplats
• "The Formation of the RNA World" av James P. Ferris
• "Exploring Life's Origins: a Virtual Exhibit"
• HHMI bulletin