Z PROCHU POWSTAŁEŚ

 

Nie wiadomo dokładnie w jaki sposób powstało życie. Najpopularniejsza hipoteza kluczowy czynnik widzi w kominach hydrotermalnych. Są to szczeliny w powierzchni Ziemi przez które wycieka gorąca woda bogata w składniki mineralne, znajdujące się na dnie basenów oceanicznych. Podobno kominy to jedyne znane środowisko, mogące wygenerować tak złożone związki organiczne jak żywe komórki. Płyny alkaiczne ze skorupy ziemskiej przepływające wentylem ku kwaśniejszej oceanicznej wodzie tworzą naturalne koncentracje protonów.  

Pierwotne "życie" napędzane miało być przez niebiologiczne gradienty protonowe zanim komórki nauczyły się wytwarzać własne gradienty i rozpoczęły kolonizację całego świata. Za cechę żywych komórek uważa się ich zdolność do przepompowywania jonów, lecz ich prymitywny przodek zapewne musiał biernie wykorzystywać różnicę potencjałów po obu stronach błony komórkowej, co umożliwiło mu syntezę komórkowego paliwa - ATP. 

Być może jednak życie wcale tu nie powstało tylko dotarło gdzieś z kosmosu... Pył kosmiczny zawiera złożoną materię organiczną, a więc biologicznie ważne cząsteczki mogły przylecieć tu z otchłani. Próbki asteroid zawierają wszystkie podstawowe składniki DNA i RNA - adeninę, tyminę, guaninę, cytozynę i uracyl. Ponieważ realna jest możliwość przetrwania ekstremofilnych bakterii w próżni przy skrajnie niskich temperaturach, komety i asteroidy mogły mieć znaczenie nie tylko w dostarczaniu na Ziemię materii organicznej, ale i najprostszych form życia.

Problemem w zbudowaniu wiarygodnego modelu powstania życia jest pełniona przez białka rola enzymów - trudno sobie wyobrazić jak pierwotny genom oparty na kwasach nukleinowych mógł replikować się bez katalizatorów białkowych, a zarazem niemożliwe wydaje się powstanie skutecznego enzymu bez kodującego go kwasu nukleinowego. Ten klasyczny paradoks "jajka i kury" próbuje się wyjaśnić przyznając pierwszeństwo replikacji RNA - obecnie stosowanej tylko przez najmniejsze patogeny roślin, tak zwane wiroidy. 

Co prawda te prymitywne formy mają zdolność do samoreplikacji lecz do namnażania wykorzystują systemy enzymatyczne gospodarza. Już przeszło czterdzieści lat temu stwierdzono jednak, że intron rybosomalnego RNA może funkcjonować jako enzym, a zatem replikaza RNA mogła być zdolna do katalizowania własnej replikacji bez pomocy białka. W myśl tej teorii pierwsze kwasy nukleinowe replikowały się same bez udziału białek, niejako doprowadzając do syntezy polipeptydów. 

Prowadzi to do hipotezy "świata RNA" w którym materiał genetyczny przechowywany był pod postacią RNA, a DNA w ogóle nie występował. Używanie RNA jako nośnika genów byłoby o tyle kłopotliwe, że w ewentualnym procesie kopiowania RNA pojawia się o wiele więcej błędów niż w kopiowaniu DNA - wierność w przekazywaniu informacji genetycznej jest o wiele mniejsza. Przestawienie się na stabilniejszy nośnik było prawdopodobnie najważniejszym krokiem w ewolucji życia na Ziemi.

Obecnie w komórkach spotykamy zarówno RNA kodujące (służące jako matryca syntezy białek) jak i niekodujące - a biorące udział w podstawowych procesach związanych z ekspresją genów i regulujące wszystkie etapy transmisji informacji genetycznej od DNA do białka. Replikacja polega na bardzo precyzyjnym powieleniu cząsteczki DNA - zawarta jest w nim nawet informacja o budowie RNA. Jednak żeby cokolwiek z informacji zawartych w DNA weszło w życie informacja ta musi zostać przepisana właśnie na cząsteczkę RNA w procesie nazywanym transkrypcją.

Odpowiednio zmodyfikowana cząsteczka kwasu rybonukleinowego wydostaje się z jądra do cytoplazmy i tu zaczyna się translacja, czyli kolejny etap produkcji białka, które przejść musi jeszcze przez szereg modyfikacji. Choć to DNA przechowuje wszystkie informacje konieczne do zachowania ciągłości organizmu i gatunku, do realizacji dynamicznych procesów wciąż potrzebuje dużo bardziej reaktywnego RNA od jakiego prawdopodobnie wszystko się zaczęło...