Jak asi vypadal RNA svět? Kredit: Nicolle Rager-Fuller/ NASA.

Pokud se shodneme, že život vznikl na Zemi, a že tedy můžeme o jeho vzniku něco rozumného zjistit, tak se v této souvislosti velmi často mluví o RNA světě (RNA world). Je to velice sexy koncept, který se vyloženě nabízí, protože krátké molekuly RNA zvládnou obě dvě klíčové funkce života najednou – interakci s prostředím i dědičnost. Nesmírnou výhodou RNA totiž je, že tvoří takzvané ribozymy – řetězce RNA s enzymatickou aktivitou. Takže nikdo nemusí přemýšlet o tom, jak se mohly při vzniku života dohromady sladit dva odlišné typy molekul. Vtip je v tom, že na počátku života obě tyto funkce zvládal jediný typ molekuly, čili RNA.

Ramanarayanan Krishnamurthy. Kredit: TSRI.

Navzdory tomu, že RNA svět je tak sexy koncept, se nenechaví vědci neustále snaží tuhle myšlenku něčím vyšperkovat. V médiích se pak objevují velkohubé titulky o „alternativních teorií vzniku života“, ve skutečnosti to ale obvykle bývají jen nepřesvědčivé námitky k RNA světu. To je případ i nové studie badatelů The Scripps Research Institute (TSRI), kterou zveřejnil časopis Angewandte Chemie. Chemik Ramanarayanan Krishnamurthy a jeho kolegové tvrdí, že na počátku života vznikly zároveň řetězce RNA a DNA. Podle Krishnamurthyho je to prý stejně dobrá představa, jako si myslet, že došlo k překlopení RNA světa na dnešní DNA svět.

Klíčový rozdíl mezi RNA a DNA spočívá v přítomnosti hydroxylové skupiny (OH) na 2‘ pozici ribózy. Kredit: Narayanese / Wikimedia Commons.

Odborníci si hrají s RNA světem už dlouhá desetiletí. Dneska už navíc víme, že doopravdy mohou spontánně vzniknout RNA molekuly (tedy ribozymy), které dovedou sebe samotné replikovat. Problém RNA světa spočívá v tom, že si dnes moc neumíme představit, jak došlo k přechodu z RNA světa na DNA svět.

Jak vznikl samotný RNA svět? Kredit: Hernández & Piccirilli (2013), Nature Chemistry.

Potíž s představivostí je ale náš problém, a zároveň existují zajímavé hypotézy, které tohle řeší. Podle některých se na tom významně podílely viry, které si mohly vyvinout DNA jako formu ochrany a obrany svého genetického materiálu. Podle jiných zase vznikalo velké množství RNA-DNA chimér, které mohly sehrát klíčovou roli v přechodu na DNA svět. Pokud by takové chiméry byly stabilní.

Krishnamurthy a jeho spolupracovníci tvrdí, že RNA-DNA chiméry moc stabilní nejsou. Problém je prý hlavně v rozdílných molekulách cukru, které tvoří konstrukci molekul RNA a DNA. Podle Krishnamurthyho by se tudíž RNA-DNA chiméry nemohly v RNA světě prosadit. Je to prý vidět i v dnešním světě – když se stavební prvky RNA omylem připojí do řetězce DNA, tak příslušné enzymy rychle zasáhnou a problém vyřeší. Evoluce prý podporuje stabilnější molekuly. Na počátku života takové enzymy nebyly k dispozici a podle Krishnamurthyho by bylo za takové situace velmi obtížné přejít do DNA světa.

Jak mohly viry postavit DNA organismy? Kredit: Claverie & Abergel (2010), Trends in Genetics.

Proto Krishnamurthy a spol. přišli s tvrzením, že se RNA a DNA objevily na počátku života společně. Krishnamurthy zdůrazňuje, že nejsou v tomto ohledu první, což vskutku nejsou. Je to hodně stará písnička. Problém je v tom, že vznik samotné RNA, tedy představa RNA světa, je o dost jednodušší a uvěřitelnější, nežli současný vznik (sehraného?) RNA-DNA mechanismu. Upřímně řečeno, Krishnamurthyho výtky vůči RNA světu nejsou příliš silné v kramflecích. Nestabilita RNA-DNA chimér je jen technickou záležitostí. Vysvětlení nemusí být nijak komplikované – buď v době vzniku života existovaly situace, kdy by takové chiméry byly z nějakého důvodu úspěšné anebo vlastně takové chiméry vůbec nepotřebujeme, protože život přepnul z RNA do DNA módu jiným způsobem – například prostřednictvím virů.

Video: Science on Saturdays at Yale - Ron Breaker: The RNA World


Literatura
The Scripps Research Institute 28. 9. 2016, Angewandte Chemie online 21. 9. 2016.