Student World

V úvahách o RNA světě se často předpokládá, že RNA se dokáže sama replikovat bez pomoci proteinových enzymů. To je ovšem značná nadsázka. Celý proces si přitom stejně nemůžeme představovat tak, že by RNA někde polehávala v roztoku a jednotlivé volné nukleotidy se samy spořádaně řadily do komplementárního řetězce. Opět k tomu totiž potřebujeme enzym – akorát, že tentokrát jím bude zase molekula RNA.

DNA sama po většinu času žije smotaná do své elegantní dvojšroubovice. Ne tak RNA. Ta může existovat jako lineární sled bází, ale může se i různě zcuchávat do třírozměrné struktury. Proteinové enzymy jsou právě takováto klubíčka. Replikace DNA funguje tak, že u jednoho řetězce kyseliny sedí enzym (polymeráza) a podle jednoho řetězce skládá řetězec druhý.
V případě, že by jediným "živým systémem" byla RNA, potřebovali bychom k replikaci stále dvě molekuly. Vlákno samo nedokáže sbírat z roztoku volné báze, skládat je kolem sebe a spojovat (má to i striktně chemické zdůvodnění dané problémem s 3′-5′ a 2′-5′ fosfodiesterovými vazbami – zdá se, že sama by se takto mohla skládat pouze vlákna symetrická typu GCUUTTUUCG).
Jak tedy replikaci zařídit? Opět podobně jako ve světě DNA-proteiny. Jedna molekula RNA by sloužila jako vzor, druhá by byla tím enzymovým klubíčkem. Hledáme (a dosud jsme nenašli) tedy takovou RNA, která by současně dokázala sama sobě fungovat v roli replikázy/polymerázy. Problém je ještě mírně komplikován tím, že samozřejmě nevystačíme s molekulou jedinou. Podle vlákna RNA se totiž podobně jako u DNA skládá nikoliv kopie, ale struktura komplementární – jakoby zrcadlový otisk. Teprve otiskem otisku bude zase původní vlákno.
Pomiňme možnost, že by naše RNA byla tak rafinovaná, že by její kopii byla opět "otočená" ona sama. Pro naši autokatalýzu tedy potřebujeme, aby naše replikáza uměla replikovat nejen určitý řetěz RNA ale i řetěz komplementární (tady se naskýtá zajímavá otázka, proč by neměla prostě umět kopírovat libovolný RNA řetězec, podobně jako dnes funguje replikace DNA; no, je třeba uvážit, že libovolná RNA nemá autokatalytické účinky. RNA enzym, který by nevytvářel jen sám sebe, bude tvořit jalové molekuly RNA neschopné vlastní replikace až zřejmě sám zanikne a proces se zastaví. Samozřejmě – RNA replikáza bude stejně dělat chyby, možná vyvine i lepší RNA replikázu. Možná je však zřejmě důležité, aby kopírovaný sled bází nebyl libovolný).
Zřejmě nejdále došel v úsilí o samoreplikující RNA Jack Szostak. Šlechtí řetězce RNA nikoliv na vlastní replikaci, ale obecně na katalytické schopnosti. Prolévají řetězce RNA kolonami a dále pak množí ty, které se uchytí na určitých látkách (zbytek proteče). Geometrická komplementarita je přitom klíčová i pro katalytické schopnosti.
Kauffman a další biologové však k celému úsilí dodávají, že ona výsledná RNA bude zřejmě dosti složitá a není příliš pravděpodobné, že by v přírodě vznikla nějakou evolucí (pouze náhodnou – ale i k tomu samozřejmě dojít mohlo). Také není úplně jasné, jak by se evoluce ubírala od této molekuly RNA dále. Jinak řečeno: Naše pátrání po počátcích života jsme začali snahou najít replikátor, nahý gen. Nakonec ale není jasné, zda nám jeho nalezení toho o úsvitu biologické evoluce řekne tolik, kolik jsme předpokládali – a chtěli.

Zdroj: Rukopis překladu knihy Investigations, překlad Antona Markoše, v ČR dosud nepublikováno
Za interpretace je zodpovědný Pavel Houser (nejsem si příliš jist srozumitelností a budu rád, pokud čtenáři dají najevo, zda jim text přišel srozumitelný).
Ukázky z textů
http://www.natur.cuni.cz/~markos/Publikace/Vyber4z.htm
Doslov Antona Markoše
http://www.natur.cuni.cz/~markos/Publikace/Doslov4z.htm

autor