منشا زندگی، قسمت سوم : دنیای RNA

آر ان ای RNA

آر ان ای

نخستین ماده ژنتیکی احتمالا RNA بود، نه DNA. توماس چیس از دانشگاه کلرادو و سیدنی آلتمن از دانشگاه ییل، متوجه شدند RNA که دارای نقش اساسی در سنتز پروتئین است، می‌تواند چندین فعالیت کاتالیتیک شبه-آنزیمی نیز انجام دهد.

چیس، این RNA‌های کاتالیست را ریبوزیم نامید. برخی ریبوزیم‌ها می‌توانند به شرطی که بلوک‌های ساختمانی نوکلئوتیدی برایشان فراهم باشد، نسخه‌های مکمل برای قطعه‌های کوتاه RNA بسازند.

در آزمایشگاه، وقوع انتخاب طبیعی در سطح مولکولی، منجر به تولید ریبوزوم‌های خودهمانندساز گردیده است. چگونه چنین چیزی روی می‌دهد؟

بر خلاف DNA دورشته‌ای که همیشه به شکل یک مارپیچ در می‌آید، مولکول RNA، اشکال سه بعدی متنوعی را که توسط نوکلئوتیدی آن‌ها تعیین می‌شود، به خود می‌گیرند. در یک محیط معین، مولکول‌های RNAیی که توالی بازی خاصی دارند، و در مقایسه با سایر توالی‌ها سریع‌تر و با اشتباهات کمتری همانندسازی می‌کنند. با توجه به تنوع مولکول‌های RNA، مولکولی که توالی آن بهترین تناسب را با محیط اطراف دارد و دارای فعالیت خود-کاتالیتیکی بیشتری است، اغلب همانندسازی بیشتری نیز خواهد داشت.

زاده‌های حاصل از این مولکول RNA، همگی به یک «گونه» منفرد RNA تعلق نخواهند داشت بلکه شامل یک خانواده از مولکول‌های RNA با خویشاوندی نزدیک به هم خواهند بود. علت این امر خطاهایی است که در طی کپی برداری رخ می‌دهند. یک اشتباه در کپی برداری می‌تواند منجر به ایجاد مولکولی شود که به علت شکل تاخوردگی خاص خود، پایداری بیشتر یا انطباق بهتری برای خودهمانند سازی، نسبت به توالی نیایی، دارد.

شاید در زمین اولیه، رویداد‌های انتخابی مشابهی انتخاب افتاده باشد. بر این اساس ممکن است یک «دنیای RNA» متفاوت با زیست‌شناسی مولکولی شناخته شده امروزی به وجود آمده باشد، که در آن مولکول‌های RNA کوچکی که اطلاعات ژنتیکی را حمل می‌کردند، قادر به همانندسازی و ذخیر اطلاعات در پروتوسل‌های حامل خود بودند.

یک پروتوسل دارای RNAی کاتالیتیک خودهمانندساز، با بسیاری از پروتوسل‌های دیگر که حامل RNA نبوده و یا دارای RNAهای فاقد این قابلیت‌ها بودند، متفاوت بود. در صورتی که این پروتوسل می‌توانست رشد کند، تقسیم شود و مولکول‌های RNA را به دختر‌های خود انتقال دهد، دختر‌ها دارای برخی ویژگی‌های والد خود می‌شدند.

اگر چه به احتمال زیاد اولین مورد از چنین پروتوسل‌هایی فقط مقدار کمی از اطلاعات ژنتیکی را که تعیین کننده تنها تعداد کمی خصوصیت بودند، حمل می‌کردند، اما همین مقدار کم هم به معنی شکل گیری وراثت در آن‌ها بود و بنابراین می‌توانستند تحت تاثیر انتخاب طبیعی قرار بگیرند.

شمار پروتوسل‌های موفق افزایش می‌افت زیرا می‌توانستند مواد مورد نیاز خود را با کارایی بالاتری به دست آورند و توانایی‌های خود را به نسل بعد انتقال دهند. شاید ظهور چنین پروتوسل‌هایی غیرممکن به نظر برسد، اما بخاطر داشته باشید که در حجم عظیم آب سطح زمین اولیه، هزاران میلیارد پروتوسل می‌توانست وجود داشته باشد. حتی آنهایی که ظرفیت محدودی برای وراثت داشتند، نسبت به بقیه از امتیاز بسیار بزرگتری برخوردار بودند.

زمانی که توالی‌های RNAی حامل اطلاعات ژنتیکی در پروتوسل‌ها ظاهر شدند بسیاری از تغییرات دیگر فراهم گردید. برای مثال RNA می‌توانست الگویی باشد که نوکلئوتیدهای DNA از روی آن بهم متصل شوند. DNA دو رشته‌ای نسبت به RNA تک رشته‌ای شکننده و حساس، ذخیره بسیار پایدار تری برای اطلاعات ژنتیکی است.

و با دقت بیشتری همانندسازی می‌کند. در کنار بزرگ شدن ژنوم از طریق مضاعف شدن ژنی و فرآیند‌های دیگر و نیز با به رمز در آوردن بیشتر خصوصیات در پروتوسل‌ها به صورت اطلاعات ژنتیکی، همانندسازی دقیق یک ضرورت می‌شد. شاید پس از ظهور DNA، مولکول‌های RNA نقش امروزی خود را، به عنوان واسطه‌های ترجمه برنامه‌های ژنتیکی بر عهده گرفتند و «دنیای RNA» جای خود را به «دنیای DNA» داد.

از ما حمایت کنید تا سایت بسته نشود

با توجه به افزایش قیمت دلار، هزینه تمدید هاست بالا رفته. برای ادامه فعالیت سایت نیاز به کمک‌های مالی داریم. در صورتی که کمک‌ها نتواند ۵۰٪ هزینه تمدید را پوشش دهد، مجبور به پایان فعالیت می‌شویم. مهلت تمدید هاست، آخر مهرماه است.

می‌خواهم کمک کنم

برو به صفحه اول سایت