Мир РНК — это гипотетический этап эволюционной истории жизни на Земле, на котором самовоспроизводящиеся молекулы РНК размножались до эволюции ДНК и белков . [1] Этот термин также относится к гипотезе, которая постулирует существование этой стадии.
Александр Рич впервые предложил концепцию мира РНК в 1962 году [2] , а Уолтер Гилберт ввёл этот термин в 1986 году. [3] Были предложены альтернативные химические пути к жизни, [4] и жизнь на основе РНК, возможно, не была первая жизнь, которая существует. [3] [5] Несмотря на это, доказательства существования мира РНК достаточно сильны, чтобы гипотеза получила широкое признание. [2] [6] [7] Одновременное образование всех четырех строительных блоков РНК еще больше укрепило эту гипотезу. [8] Независимо от своей правдоподобности в пребиотическом сценарии, мир РНК может служить модельной системой для изучения происхождения жизни. [9]
Один из наиболее важных компонентов клетки, рибосома , состоит в основном из РНК. Рибонуклеотидные фрагменты во многих коферментах, таких как ацетил-КоА , НАДН , ФАДН и F420 , могут быть выжившими остатками ковалентно связанных коферментов в мире РНК. [11]
Хотя РНК хрупка, некоторые древние РНК, возможно, развили способность метилировать другие РНК, чтобы защитить их. [12]
Если мир РНК существовал, то за ним, вероятно, последовала эпоха, характеризующаяся эволюцией рибонуклеопротеинов ( мир РНП ), [3] которая, в свою очередь, открыла эру ДНК и более длинных белков. ДНК обладает большей стабильностью и долговечностью, чем РНК; это может объяснить, почему она стала преобладающей молекулой для хранения информации . [13] Белковые ферменты, возможно, пришли на смену рибозимам на основе РНК в качестве биокатализаторов, поскольку их большее количество и разнообразие мономеров делают их более универсальными. Поскольку некоторые кофакторы содержат как нуклеотидные, так и аминокислотные характеристики, возможно, аминокислоты, пептиды и, наконец, белки изначально были кофакторами рибозимов. [11]
Одна из проблем в изучении абиогенеза заключается в том, что система размножения и метаболизма, используемая всей существующей жизнью, включает три различных типа взаимозависимых макромолекул ( ДНК , РНК и белок ). Это говорит о том, что жизнь не могла возникнуть в ее нынешней форме, что побудило исследователей выдвинуть гипотезу о механизмах, согласно которым нынешняя система могла возникнуть из более простой системы-предшественника. [14] Американский молекулярный биолог Александр Рич был первым, кто выдвинул последовательную гипотезу о происхождении нуклеотидов как предшественников жизни. [15] В статье, опубликованной в сборнике, посвященном лауреату Нобелевской премии по физиологии Альберту Сент-Дьёрдьи , он объяснил, что среда примитивной Земли могла производить молекулы РНК (полинуклеотидные мономеры), которые в конечном итоге приобрели ферментативные и самовоспроизводящиеся функции. [16]