Student World

pravidelné páteční „přetištění“ staršího článku

Představme si, že se nacházíme v období, kdy již existují triplety kódující aminokyseliny. Aminokyselin je dnes ovšem celá řada; není možné, že na počátku se jich třeba používalo méně a některé byly přidávány teprve dodatečně? (Myslitelné je to třeba tam, kde jsou si jednotlivé aminokyseliny strukturně podobné; tak třeba na počátku se proteiny mohly stavět pouze s použitím jednoho z dvojice leucin-isoleucin apod.)
Protože genetický kód je pro všechny současné živé organismy více-méně univerzální, toto období muselo existovat ještě před tím, než žil poslední společný žijící předek všech dnešních organismů. Nicméně jakkoliv drobné odchylky (třeba u mitochondrií) ukazují, že kód nemusí být funkční v jediné podobě. Nemusel se ustavit najednou jako celek, ale mohl projít určitým vývojem.

Právě takto pojatou evolucí genetického kódu se zabývá článek Eduarda Kejnovského „Genetický kód – Náhodné zamrznutí, nebo postupný vývoj?“ (Vesmír 86, 588, 2007/9). Autor zde popisuje období, kdy proteiny (nebo spíše peptidy) vznikaly přímo na vláknech RNA, a to spíše náhodně. Podle vlastností těchto peptidů pak probíhala selekce organismů, přičemž úspěšné varianty bylo ovšem třeba „konzervovat“. Utvořily se enzymy (jíž bílkovinné, nikoliv založené na RNA) schopné rozpoznávat triplet a doručit k němu konkrétní aminokyselinu.
Jaké triplety byly používány jako první?
„Podle některých byly nejstarší triplety typu GXC (X = A, C, G nebo T). Při pohledu do tabulky genetického kódu zjistíme, že tyto nejstarší kodony kódují aminokyseliny alanin, kyselinu asparagovou, glycin, valin,“ uvádí článek.
Logicky by se dalo předpokládat, že jako první byly používány aminokyseliny jednodušší (což ty výše uvedené jsou), ovšem do popsaných úvah vstupuje i celá řada dalších faktorů – třeba jaké aminokyseliny abioticky nejsnáze vznikají. Můžeme také analyzovat současné proteiny podle hypotetické doby jejich vzniku a z jejich složení pak dedukovat, jaké aminokyseliny se na počátku užívaly přednostně. Ty by snad mohly být také starší.
Jedná se sice o úvahy značně spekulativní, ale určitě extrémně zajímavé.

Poznámky:
Na problém se lze podívat i úplně opačně (viz např. starší článek Proč je genetický kód degenerovaný). Předchůdcem současného uspořádání mohl být naopak svět, kde každému tripletu odpovídala speciální aminokyselina a aminokyselin bylo tedy zpočátku více, než organismy používají dnes. Proč by tomu tak mělo být? Podle jedné představy o RNA světě totiž aminokyseliny mohly fungovat původně jen jako značky, které identifikovaly jednotlivé triplety a umožňovaly rychlejší kopírování RNA. Takový model by ale za dnešních podmínek nebyl funkční, protože genetický kód je degenerovaný a více tripletům odpovídá jediná aminokyselina (pouze tryptofan jednoznačně identifikuje triplet UGG a methionin AUG).
Nakonec lze uvažovat i takto: pokud na počátku existovalo méně aminokyselin, jak předpokládá výše citovaný článek, pak každou z nich mohla kódovat ne trojice, ale dvojice bází (dvojice čtyř prvků umožní celkem 16 aminokyselin). Právě na základě toho, že aminokyselin je více než 16, odhadli Gamow a Crick zhruba správně podstatu kódování ještě předtím, než byly odhaleny vlastní přiřazení.

autor Pavel Houser