Sciencemag.cz
Doporučujeme
Tedy s trochou nadsázky – autoři nového výzkumu tvrdí, že ribozym (enzym na bázi RNA) dokázal syntetizovat komplexní molekuly RNA, čili tak vlastně vznikl autonomní sebereplikující se systém.
Motivace, které vedly k teorii RNA světa, jsou dobře známé. RNA je schopna jak nést informaci (genetický kód), tak i s informací manipulovat (enzymy na bázi RNA, byť celkem ojedinělé v dnešním světě enzymů proteinových). Dualita existující mezi proteiny a DNA je poměrně složitý systém, vnucuje se otázka, co bylo dřív. Jedno bez druhého, alespoň v dnešní podobě, pořádně fungovat nedokáže, DNA je sama o sobě téměř inertní, proteiny zase nedokáží samy sebe syntetizovat, respektive nedokážou zachovat příslušnou informaci (i když existují např. teorie autokatalytických proteinových sítí).
RNA svět tento problém elegantně řeší, RNA může být současně „páskou s daty“ i „strojem, který ji čte“. Určité důkazy pro RNA svět máme, jsou však nepřímé. Laboratorně lze RNA selektovat na formy, které se dokáží účinněji replikovat (ovšem pomocí proteinového enzymu, byť může jít i o enzym, který samy kódují). RNA, které by sama sobě byla čistou polymerázou/replikázou, se dosud připravit nepodařilo. Skládaly se takto jen kratší molekuly RNA než samotný enzym.
Hypotéza RNA světa se potýká i s dalšími problémy, RNA např. je oproti DNA dost nestabilní (snad tedy původně šlo o ještě nějakou jinou příbuznou látku?). Takže i když RNA svět existoval, nemusel vůbec fungovat v čisté podobě, třeba zde proteiny nějakou roli hrály vždy. Pak je třeba domyslet, jak by „organismy“ v RNA světě byly izolované od svého okolí, existuje teorie živých jílů…
Výzkumy zde ale stále běží. Již v roce 2009 připravili na Scripps Research Institute dva RNA enzymy, které se dokázaly syntetizovat navzájem. Vše opět vyžadovalo předběžnou selekci na katalytickou aktivitu, enzymy pak dokázaly spojovat kousky RNA o 25 bázích do řetězců o 50 bázích – což byla právě i délka jich samých. Ke kompletnímu automnímu systému má takový stav ale pořád daleko
Nové výsledky pocházejí opět ze Scripps Research Institute a Gerald F. Joyce a David P. Horning je popisují v Proceedings of the National Academy of Sciences. Vyšlo se z již existujících kandidátů na RNA polymerázu (samozřejmě v podobě RNA, ribozymu), prováděla se selekce ve zkumavce. Cílem bylo vyvíjet ribozym, který by byl maximálně univerzální, nezáleželo mu na tom, s jakými molekulami (sekvencemi) RNA by pracoval a dokázal by také komplementární řetězec převádět zpět na původní. Nakonec se došlo k molekule (polymerase ribozyme 24-3), která zvládala poskládat řadu komplexních struktur RNA, zejména se zřetelem na takové, které se vyskytují v živém světě. Oproti konkurenci fungoval rychle, takže z řetězce o asi 20 bázích se za 24 hodit podařilo vytvořit 40 000 kopií (poznámka PH: chápu-li to správně, samotného RNA enzymu při tom ale nepřibývalo, nešlo tedy o exponenciální expanzi typu množících se bakterií). Ale příslušný enzym stále nedokáže zkopírovat sám sebe, pak teprve budeme moci říci, že jsme RNA svět skutečně „spustili znovu“.
Phys.org a další
Poznámky:
Je třeba ale dodat, že systém stejně nedokáže vytvářet samotné báze RNA – ty by v takovém případě musely tedy před 4 miliardami let vznikat anorganicky a do systému být dodávány zvenku. Celkem se zdá, že rekonstrukce funkčního RNA světa probíhá dost pomalu; není problém připustit, že nějak takto to na počátku evoluce být mohlo, působí to i celkem přesvědčivě. I kdybychom ale funkční RNA svět postavili, samozřejmě tím nedokážeme, že historicky vznikl život právě takhle.
Druhá otázka je „provozní“. Měla by RNA polymeráza skládat libovolnou RNA? Jak by pak ale na začátku evoluce převládla, když by vytvářela i kopie méně dokonalé konkurence? Měla by vytvářet jen kopie sebe sama (v absolutním smyslu nejde, pak by se nedalo selektovat mezi mutacemi). Dnes se to řeší tím, že buňka je oddělena od svého okolí, takže – až na převzetí aparátu virem – proteinový enzym kopíruje DNA, které obsahuje i návod pro příslušný protein.
