השערת עולם הרנ"א

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית

יש לך הודעות חדשות (השווה לגרסה הקודמת).

ערך זה זקוק לעריכה, על מנת שיתאים לסגנון המקובל בוויקיפדיה.
הסיבה שניתנה לכך היא אי סדר מסוים. אם אתם סבורים כי אין בדף בעיה, ניתן לציין זאת בדף השיחה שלו.

השערת עולם הרנ"א גורסת כי צורות החיים הקדומות ביותר בכדור הארץ היו בנויות מרנ"א שמאוחר יותר נעטף בקרום ליפידי ליצירת תא פרוקריוטי.

השערת עולם הרנ"א נתמכת על-ידי מספר תכונות חשובות של הרנ"א אשר התגלו בשנים האחרונות. אלה כוללות את היכולת של מולקולות רנ"א בודדות לאחסן, להעביר ולשכפל מידע גנטי (בדומה לדנ"א). בנוסף, רנ"א יכול לתפקד כריבוזים (ribozyme) - אנזים הבנוי מרנ"א והמסוגל לבצע פעילות קטליטית - בדומה לחלבונים רבים. בשל יכולות אלה לשלב פעילויות של דנ"א וחלבונים בחיים הידועים לנו היום בצירוף יכולת שכפול עצמי, חוקרים רבים מאמינים שפעם לרנ"א המוכר לנו היום הייתה יכולות קיום עצמאית.

התאוריה של קיום חיים בצורת רנ"א תוארה לראשונה בספרו של קרל ווסה "הקוד הגנטי" בשנת 1967 והתפרסמה בשo "עולם הרנ"א" בספר בשם זה מאת ולטר גילברט ב1986.

השערת עולם הרנ"א קיבלה חיזוק ניכר בשנים האחרונות. בשנת 2001 פוענח מבנה הריבוזום אשר חשף כי שכלל הפעילות הקטליטית הדרושה לסינתזת חלבון מתבצעת למשעה על-ידי רנ"א ריבוזומלי.

[עריכה] בסיס ההשערה - זיווג בסיסים

הרנ"א והדנ"א הן חומצות גרעין בעלות מבנה מאוד דומה - אלה פולימרים של נוקלאוטידים. השערת עולם הרנ"א מניחה שבמרק הפרימורדיאלי (primordial soup) היו קיימים נוקלאוטידים חופשיים, אשר חברו לפעמים זה לזה, אך אנרגיית הקשר הייתה נמוכה מדי והקשרים הללו התפרקו. בשלב מסוים נוצרו באקראי מספר פולימרים שהיו מיוצבים יחסית וכך הצליחו לשרוד לאורך זמן. ככל שנוצרו באקראי שרשראות ארוכות יותר הן היו בעלות כושר שרידות רב יותר וכך באמצעות מנגנון ברירה טבעית נוצרו מולקולת הרנ"א הפעילות הראשונות. הסלקציה המשיכה לפעול ונוצרו לאורך זמן מולקולות רנ"א בעלות יכולות שכפול עצמי משופר, אשר היוו את הבסיס לרנ"א המוכר לנו כיום.

לפי ההשערה, מנגנון שיצר יתרון סלקטיבי הוא שיתוף פעולה בין מולקולת רנ"א שונות, תהליך שבסופו של דבר הוביל ליצירת האב-טיפוס של התא. בסוף של תהליך אקראי ארוך נוסף נוצרו גם מולקולות רנ"א שיכלו לעזור ביצירת קשרים פפטידיים מחומצות אמינו שתרמו ליצירת החלבונים הראשונים. למולקולת רנ"א אלו היה יכול להיות יתרון סלקטיבי בכך שהחלבונים שנוצרו יכלו לתרום ליכולת השכפול העצמי שלהם.

[עריכה] בעיית יציבות הרנ"א

אחד הקשיים הראשוניים שבהם נתקלת השערת עולם הרנ"א היא החוסר היציבות שנצפה במולקולת הרנ"א הידועות לנו היום, אשר מתפרקות באמצעות הידרוליזה בקלות רבה. גם ללא הידרוליזה, פירוק מהיר נצפה כתוצאה מקרינת רקע.

אחת האלטרנטיבות לשימוש ברנ"א בעולם הפרה-ביוטי היא לכן שילוב של רנ"א וחלבון - הPNA, מולקולה יציבה יותר ואשר מסתמנת כיותר קלה לסינתזה בתנאים ששרר כנראה בעולם הפרה-ביוטי. הסבר אפשרי אחר הוא שהקרינה האולטרא סגולה שהייתה חזקה יותר בעולם הקדום, עזרה לייצב את הרנ"א ופירקה דווקא את הגורמים שפגעו בו (RNAses).

[עריכה] בעיות נוספות בהשערה

בניסויים דמויי ניסוי מילר-יורי (Miller-Urey-type experiments) שבהם ניסו לייצר חומרים אורגניים בתנאי מעבדה לא נוצרו נוקלאוטידים. אלה אמורים היו להווצר משילוב של בסיס חנקני, ריבוז וזרחות, שהיו כנראה קיימים בעולם הקדום.
אחד הנוקלאוטידים, הציטוזין מתפרק בקלות והמדענים טרם הצליחו להגדיר סימולציה סבירה עבור פעילותו בעולם הפרה-ביוטי.
בסימולציות שתיארוייתכנות של היווצרות נוקלאוטידים בעולם הפרה-ביוטי שררו תאים שאמנם יכלו לאפשר יצירת נוקלאוטידים, אך מנעו יצירת סוכרים המכילים קבוצות פורמאלדהיד רבות. בנוסף הוספת זרחן מהווה בעיה קשה, היות וזה כמעט לא קיים בתמיסה ומתנדף בקלות.
על מנת שנוקלאוטידים יתחברו לכדי מולקולת רנ"א, יש צורך בשפעול אנרגטי. זה יכול לקרות לפורינים על גבי תבנית שכולה פירימידינים, אך הריאקציה אינה מתרחשת בכיוון ההפוך.
לפי מבקרי ההשערה, לתהליך יצירת רנ"א פשוט ביותר, דרושות בסה"כ כ-18 ריאקציות בתנאים שונים, ועל מנת ליצור כמות משמעותית של רנ"א יש צורך שריאקציות אלה יתרחשו באופן רציף על פני מיליוני שנים.