Videnskab
 science >> Videnskab >  >> Biologi

Fremkom protein, DNA eller RNA?

Væsentlige beviser tyder på, at alt liv på Jorden i dag udviklede sig fra en fælles fælles forfader. Processen, hvormed den fælles forfader dannet fra nonliving materiel kaldes abiogenese. Hvordan denne proces fandt sted er endnu ikke fuldt ud forstået og er stadig et emne for forskning. Blandt forskere, der er interesserede i livets oprindelse, hvorvidt proteiner, RNA eller noget andet molekyle kom først, er et diskuteret emne.

Proteiner første

I det berømte Urey-Miller-eksperiment blandede forskerne methanan , vand, ammoniak og hydrogen i et forsøg på at simulere atmosfæren i den tidlige jord. Derefter fyrede de elektriske gnister gennem denne blanding for at simulere lyn. Denne proces gav aminosyrer og andre organiske forbindelser, hvilket viste, at forhold som dem på den tidlige Jorden kunne skabe aminosyrer, byggestenene af proteiner.

Men at komme fra en blanding af aminosyrer i opløsning til en intakt, fungerende protein giver mange problemer. For eksempel har proteiner i vand tendens til at bryde sammen i stedet for at samle sig i længere molekylære kæder. Også spørgsmålet om, hvorvidt proteiner eller DNA dukker op først, giver et kendt kylling-eller-æg-problem. Proteiner kan katalysere kemiske reaktioner, og DNA kan lagre genetisk information. Imidlertid er ingen af ​​disse molekyler alene tilstrækkelige til livet; DNA og proteiner skal være til stede.

RNA Første

En mulig løsning er den såkaldte RNA World-tilgang, hvor RNA kom før proteiner eller DNA. Denne løsning er attraktiv, fordi RNA kombinerer nogle af funktionerne i proteiner og DNA. RNA kan katalysere kemiske reaktioner ligesom proteiner, og det kan lagre genetisk information ligesom DNA. Og det cellulære maskineri, der bruger RNA til at syntetisere protein, fremstilles dels af RNA og bygger på RNA for at gøre sit job. Dette antyder, at RNA kunne have spillet en afgørende rolle i livets tidlige historie.

RNA Synthesis

Et problem med RNA World-hypotesen er imidlertid selve RNA's natur. RNA er en polymer eller kæde af nukleotider. Det er ikke helt klart, hvordan disse nukleotider dannes, eller hvordan de ville være sammen for at danne polymerer under tidlige jordforhold.

I 2009 foreslog den britiske videnskabsmand John Sutherland en brugbar løsning ved at oplyse, at hans laboratorium havde fundet en proces, der kunne bygge nukleotider fra byggesten, der sandsynligvis var til stede på den tidlige Jorden. Det er muligt, at denne proces kunne have givet anledning til nukleotider, som derefter blev bundet af reaktioner, der fandt sted langs overfladen af ​​mikroskopiske lag ler.

Metabolisme første

Selv om RNA-First-scenariet er meget populær blandt oprindelsesforskere, er der en anden forklaring, der foreslår, at stofskiftet kom før RNA, DNA eller protein. Dette stofskifte-første scenarie tyder på, at livet opstod nær højtryks-, højtemperaturmiljøer som dybhavs, varmtvandsventiler. Disse forhold kørte reaktioner katalyseret af mineraler og gav anledning til en rig blanding af organiske forbindelser. Disse forbindelser blev igen byggestenene for polymerer, såsom proteiner og RNA. På tidspunktet for offentliggørelsen er der imidlertid ikke nok beviser til at forklare endeligt om metabolismen-første eller RNA World-tilgangen er korrekt.