40 억 년 전, 생명의 최초의 분자 전구체가 나타 났으며, 지구의 원시 화학 물질 수프에서 소용돌이 쳤다. 이 분자의 정체성은 여전히 놀라운 논쟁의 대상으로 남아 있지만, 과학자들은 분자가 정보 저장과 화학 반응을 촉진하는 두 가지 주요 기능을 수행해야한다는 데 동의합니다. 현대의 세포는 이러한 책임을 각각의 DNA와 단백질에 할당하지만, 오늘날의 원산지 연구와 생물학-텍사스 서적 설명을 지배하는 이야기에 따르면, RNA는 그 역할을 처음으로 수행하여 DNA와 단백질이 나중에 수행하는 길을 열어 주었다.
.1960 년대에 제안되고 20 년 후“RNA 세계”라고 불리는이 가설은 일반적으로 인생이 어떻게 시작되었는지에 대한 가장 가능성있는 설명으로 간주됩니다. 대체“세계”는 많지만 종종 폴백 이론, 공상 또는 기발한 사고 실험의 비행으로 여겨집니다.
이는 주로 이론을 제외하고 RNA 세계가 경쟁 업체가 축적 한 것보다 훨씬 더 실험적인 증거로 강화되기 때문입니다. 지난 달, Quanta Magazine RNA가 아닌 단백질 유사 분자가 지구 최초의 자기 복제 자일 수 있음을 시사하는 대안 이론에보고되었습니다. 그러나 그 발견은 순전히 계산이었다. 연구원들은 자신의 주장에 대한 지원을 추구하기 위해 실험을 시작했습니다.
이제 한 쌍의 연구원들은 RNA와 펩타이드의 공동 조상과 관련된 또 다른 이론을 제시했습니다.
RNA가 불충분 한 이유
바이오 시스템 에 발표 된 최근 논문 및 분자 생물학 및 진화 RNA 세계 가설이 왜 진화 적 사건에 대한 충분한 토대를 제공하지 않는지 묘사했습니다. 대신,이 논문을 공동 저술 한 노스 캐롤라이나 대학교 (University of North Carolina)의 구조 생물학자인 찰스 카터 (Charles Carter)는이 논문을 공동 저술 한이 모델은“편리한 제안”을 나타냅니다. "단일 폴리머가 우리가 지금 우리가 삶의 일부로 특성화하는 모든 필요한 과정을 수행 할 수있는 방법은 없습니다."
그의 팀의 연구에 따르면 단일 중합체는 RNA가 될 수 없었습니다. 분자에 대한 주요 이의 제기는 촉매에 관한 것입니다. 일부 연구에 따르면 수명이 지남에 따라 미스터리 폴리머는 속도가 20 배까지 다를 수있는 화학 반응의 속도를 조정해야했을 것입니다. RNA가 프리 바이오 틱 세계에서 어떻게 든 이것을 할 수 있더라도, 촉매제로서의 그 능력은 초기 지구에서 풍부한 섭씨 100도 정도의 타오르는 온도에 적응했을 것이다. 행성이 식기 시작하면 카터는 RNA가 진화하고 동기화 작업을 유지할 수 없었을 것입니다. 얼마 지나지 않아 화학 반응의 교향곡은 혼란에 빠졌을 것입니다.
아마도 가장 중요한 것은 RNA 전용 세계가 유전자 코드의 출현을 설명 할 수 없었으며, 오늘날 거의 모든 살아있는 유기체가 유전자 정보를 단백질로 번역하는 데 사용합니다. 이 코드는 64 개의 가능한 3- 뉴클레오티드 RNA 서열을 취하고 단백질을 만드는 데 사용되는 20 개의 아미노산 중 하나에 맵핑됩니다. 뉴질랜드 오클랜드 대학교 (University of Auckland)의 카터 공동 저자 인 피터 윌스 (Peter Wills)는 RNA만으로 너무 오래 걸릴 정도로 강력한 규칙을 찾는 것이 너무 오래 걸릴 것이라고 말했다. Wills의 관점에서, RNA는 자체 형성을 촉매하여“화학적으로 반사적”으로 만들 수 있었지만 그가“계산 반사성”이라고 부르는 것은 부족했다.
.Wills는“유기체가 유전자 정보를 사용하는 방식을 정보를 사용하는 시스템 (자체 구성 요소를 합성하는 방식)은 반사 정보를 포함해야합니다. 그는 반사 정보를 "시스템에 의해 디코딩 할 때 특정 디코딩을 정확하게 수행하는 구성 요소를 만듭니다"라는 정보로 정의했습니다. 그는 RNA 세계 가설의 RNA는 화학을 제어 할 수단이 없기 때문에 화학 일 뿐이라고 덧붙였다. "RNA 세계는 유전학에 대해 아무것도 말하지 않습니다."
자연은 다른 경로, 유전자 코드에 대한 더 나은 지름길을 찾아야했습니다. Carter와 Wills는 그 지름길을 밝혀 냈다고 생각합니다. RNA 단독으로 발전하지 않고 펩티드 -RNA 복합체에서 발전한 루프에 따라 다릅니다.
펩티드를 혼합물로 가져 오는
카터는 1970 년대 중반 대학원에서 대부분의 단백질에서 볼 수있는 특정 구조가“오른 손잡이”라는 것을 알게되면서 그 단지에 대한 힌트를 발견했습니다. 즉, 구조의 원자는 두 개의 동등한 미러 이미지 배열을 가질 수 있지만 구조는 모두 하나만 사용합니다. DNA와 RNA를 구성하는 대부분의 핵산과 설탕도 오른 손잡이입니다. 카터는 RNA와 폴리펩티드를 보완 구조로 생각하기 시작했으며, 그는“장갑에있는 손처럼 서로를 위해 만들어졌습니다.”
.이것은 기본 종류의 코딩, RNA와 폴리펩티드 사이의 정보 교환의 기초를 암시했다. 그는 훨씬 더 정교한 현대 유전자 코드에서 뒤로 작업하면서 어떻게 생겼는지 스케치하는 길에있었습니다. 1986 년에 만들어진 RNA 세계가 눈에 띄게 상승했을 때 카터는“나는 꽤 똑딱 거렸다”고 인정했다. 그는 10 년 전에 제안한 그의 펩티드 -RNA 세계가 완전히 무시되었다고 생각했다.
그 이후로, 그는, Wills와 다른 사람들이 그 연구로 돌아가는 이론에 대해 협력했습니다. 그들의 주요 목표는 오늘날보다 구체적이고 복잡한 매우 간단한 유전자 코드를 파악하는 것이 었습니다. 그래서 그들은 계산뿐만 아니라 유전학으로 바뀌 었습니다.
그들의 이론의 중심에는 아미노 아실 -TRNA 합성 효소라고 불리는 20 개의“하중”분자가있다. 이들 촉매 효소는 RNA가 유전자 코드의 규칙에 따라 특정 아미노산과 결합하도록 허용한다. 남아프리카의 Stellenbosch University의 생화학자인 Jannie Hofmeyr는“어떤 의미에서, 유전자 규범은이 효소의 특이성에 '활성 부위의 특이성에'쓰여졌다 '고 말했다.
이전의 연구에 따르면 20 개의 효소가 구조 및 서열에 기초하여 10의 2 그룹으로 골고루 나눌 수 있습니다. 이 두 효소 부류는 상호 배타적 아미노산에 대한 코딩하는 특정 서열을 가지고있다. 즉, 효소가 동일한 고대 유전자의 보완 가닥에서 발생해야 함을 의미한다. Carter, Wills 및 동료들은이 시나리오에서 RNA가 단지 두 가지 규칙 세트 (또는 즉, 두 가지 유형의 아미노산을 사용하여)를 사용하여 펩티드를 코딩했음을 발견했습니다. 결과적인 펩티드 생성물은 번역 과정을 지배하는 규칙을 시행하여 연구원들이 이론의 린치 핀이 될 것이라고 알고있는 엄격한 피드백 루프를 형성했습니다.
.고델의 정리와 생명의 화학
카터는 이런 종류의 루프와 철학자와 수학자 커트 고델 (Kurt Gödel)이 묘사 한 수학적 고리 사이의 강한 유사점을 본다.“불완전 성”이론은 자신을 나타내는 논리적 시스템에서는 그 시스템 내에서 진실하거나 거짓으로 보일 수없는 진술이 불가피하게 발생할 것이라고 진술한다. 카터는“고델의 정리와 비유가 불가피한 것에 대한 강력한 주장을 제공한다고 믿는다.
최근의 논문에서 Carter와 Wills는 펩티드 -RNA 세계가 RNA 만 설명 할 수없는 삶의 역사의 틈을 해결한다는 것을 보여줍니다. Hofmeyr는“그들은 펩티드와 RNA가 처음부터 유전자 코드의 기원에 공동으로 관여했다는 견고한 이론적 및 실험적 증거를 제공한다”고 말했다.
물론, Carter-Wills 모델은 유전자 코드로 시작합니다. 유전자 코드는 존재하는데, 이들의 존재는 전이 RNA 및 하중 효소와 같은 분자를 포함하는 복잡한 화학 반응을 전제로한다. 연구원들은 제안 된 시나리오로 이어지는 사건에는 RNA와 펩티드가 상호 작용하는 것과 관련이 있다고 주장한다 (예를 들어 카터가 묘사 한 복합체에서). 그러나 그 제안은 여전히 화학이 어떻게 시작되었고 어떻게 생겼는지에 대한 많은 공개 질문을 남깁니다.
이러한 질문에 답하기 위해 RNA 세계를 훨씬 뛰어 넘는 이론이 많이 있습니다. 사실, 일부 과학자들은 카터와 윌스와 정확히 반대되는 접근 방식을 취합니다. 대신 인생의 초기 단계는 오늘날에 보이는 화학의 종류와 비슷한 점을 시작할 필요가 없다고 생각합니다. 이스라엘의 Weizmann Science Institute의 유전체학 연구원 인 Doron Lancet은 다양한 분자의 입구와 출구를 촉진하는 지질의 조립에 달려있는 대안 이론을 제시합니다. 정보는 유전자 서열이 아니라 그러한 어셈블리의 지질 조성에 의해 수행됩니다.
Carter와 Wills가 제안한 모델과 마찬가지로 Lancet의 아이디어에는 한 가지 유형의 분자가 아니라 다양한 분자가 포함됩니다. Lancet은“점점 더 많은 증거가 축적되고있다”고 말했다. 배심원은 여전히 Life의 기원에서 실제로 일어난 일에 대해 벗어 났지만 조수는 RNA에 전념하는 이야기에서 멀어지고있는 것 같습니다.
Hofmeyr는“우리는 RNA 세계 바구니에 계란을 몇 개만 넣어야합니다.
