Livets oprindelse – fra Darwin til nu, 4

RNA-verdenen

I min korte gennemgang af forskningen i livets oprindelse (se her for del 1, del 2 og del 3) vio jeg kort omtale den såkaldte RNA-verden. Er det en plausibel forløber til livet, som vi kender det?

De, der er bekendte med populær videnskabslitteratur, er sikkert faldet over udtrykket “RNA-verdenen”, som Dr. Walter Gilbert udviklede i 1980’erne. Han foreslog, at de første præbiotiske livsmolekyler ikke var proteiner eller DNA, men RNA. RNA kan ligesom DNA oplagre information, men også ligesom proteiner katalysere reaktioner. Gilbert foreslog derfor, at RNA kan have været starten på udviklingen af det cellulære liv og udviklet sig til den verden af DNA og proteiner, som vi har i dag. DNA overtog med sin større kemiske stabilitet rollen som datalager, imens proteiner, der på grund af den store mangfoldighed af aminosyrer er mere fleksible, når det kommer til katalyse, blev de specialiserede katalytiske molekyler.

I celler udgør RNA forbindelsesleddet imellem DNA og proteiner. Under proteinsyntesen kopierer RNA det relevante DNA-udsnit – et gen – og fører det kopierede gen fra cellekernen ud til ribosomerne, hvor det budskab, som RNA afleverer, oversættes til lange kæder af aminosyrer. Disse aminosyrekæder bliver derefter foldet til bestemte proteiner.

Dermed har RNA træk til fælles med både DNA og proteiner. Ligesom DNA bærer RNA genetisk information, og ligesom proteiner er det involveret i katalyse. Gilbert og andre mente derfor, at RNA kan have været den første polymer, der opstod af sig selv på Jorden. DNA og proteiner vil i så fald have været en senere udvikling.

Mange har indtryk af, at RNA-verdenen er svaret på de problemer, som Millers eksperiment og tilsvarende eksperimenter, der går ud fra, at proteinerne kom først, er løbet ind i. Uden at gå i for mange tekniske detaljer må det imidlertid konstateres, at RNA-verdenen har vist sig at have nøjagtigt de samme problemer, som teorien om proteiner som de første molekyler har det. Hvis der faktisk har været en RNA-verden på et tidspunkt, kan den kun have været et senere stadie i en udvikling. Hvordan de molekylære enheder, som RNA består af, kan være opstået på den tidlige jord, er lige så uløst et problem som problemet med, hvor molekyler til at danne proteiner skulle være kommet fra. Problemerne med kemisk evolution i bakgear, krydsreaktioner og lige dele af højre- og venstredrejede former er lige så akutte for den spontane dannelse på den tidlige jord af RNA’s byggesten som for dannelsen af proteiners byggesten.

Flere ledende forskere i livets oprindelse anser i dag ikke RNA for at være en sandsynlig kandidat til at være den første relevante kemiske forbindelse, der opstod spontant. Disse forskere indbefatter Leslie Orgel (død 2007) og Gerald Joyce, sandsynligvis de mest citerede forskere i livets oprindelse de sidste årtier. Gerald Joyce skrev i 2002:

Hvis RNA’s byggesten var til rådighed i det præbiotiske miljø, hvis disse forbandt sig til polynukleotider, og hvis nogle af disse polynukleotider begyndte at formere sig selv, kan RNA-verdenen måske godt være opstået som den første livsform på Jorden. Men ud fra vores nuværende viden om præbiotisk kemi er det usandsynligt, at det er tilfældet.[i]

Joyces kommentar understreger, hvad han og Orgel skrev i 1999: “Således tyder kendsgerningerne på, at tilstedeværelsen af selv korte nukleinsyrer for fire milliarder år siden nærmest ville have været et mirakel.”[ii] Nukleinsyrer er RNA’s byggesten. 

Robert Shapiro, professor i kemi ved University of New York, nåede til samme konklusion i 2007:

Ingen fysisk lov behøver at blive brudt for at RNA kan dannes spontant, men sandsynligheden, der taler imod det, er så umådelig stor, at teorien antyder, at den ikke-levende verden havde et instinktivt ønske om at danne RNA. De fleste af de forskere i livets oprindelse, der stadig støtter teorien om RNA som det første liv, accepterer enten dette (underforstået, hvis ikke ligefrem åbent) eller mener, at de umådelige ugunstige sandsynligheder simpelthen blev overvundet ved held.”[iii]

Men hvad så? Robert Shapiro foreslår en helt tredje mulighed. Den ser vi på i næste afsnit. (Fortsættes)

***

[i] The Antiquity of RNA-based Evolution, Gerald Joyce, Nature 2002, Vol. 418, s. 215

[ii] The RNA World, Second Edition, G. Joyce and L. Orgel, Cold Spring Harbor Laboratory Press 1999, s. 68.

[iii] A Simpler Origin for Life, R. Shapiro, Scientific American, February 2007.