Rola kwasów nukleinowych w komórce

W nauce istnieje hipoteza świata RNA, według której pierwsze życie na kuli ziemskiej opierało się głównie RNA. Według jej założeń przed pojawieniem się DNA i białek to właśnie RNA pełniło funkcję nośnika informacji genetycznej oraz katalizatora reakcji biochemicznych, czyli funkcje enzymatyczne. Skąd takie wnioski? Po pierwsze RNA, a dokładnie mRNA podobnie jak DNA posiada zdolność do przechowywania informacji genetycznej. Po drugie istnieją cząsteczki RNA o funkcji katalitycznej, które nazywamy rybozymami. Enzymy te umożliwiają np. skopiowanie własnej sekwencji RNA, czyli były odpowiedzialne za samoreplikację. Ponadto istnieją rybosomy, które przecież są zbudowane z rRNA i potrafią syntetyzować białka!  Te trzy główne spostrzeżenia były fundamentem do skonstruowania hipotezy świata RNA. Co więc się stało, że w współczesnych komórkach DNA pełni funkcję nośnika informacji genetycznej? Najprawdopodobniej z czasem RNA zostało zastąpione przez DNA, które charakteryzuje się większą stabilnością cząsteczki i dokładniejszą replikacją. Można więc powiedzieć, że RNA zostało zamienione na nowy, lepszy model. Jakie są jeszcze zalety DNA? Jest ich wiele! Między innymi struktura dwuniciowej helisy chroni DNA przed uszkodzeniami i degradacją. To dlatego jesteśmy w stanie wyizolować DNA ze skamieniałości mających około 1 miliona lat! Dzięki temu poznaliśmy materiał genetyczny neandertalczyka (Homo neanderthalensis), mamuta włochatego (Mammuthus primigenius), nosorożca włochatego (Coelodonta antiquitatis) czy tygrysa szablozębnego (Smilodon fatalis). A zsekwencjonowanie ich genomów pozwoliło nam zrozumieć jakie mutacje w DNA doprowadziły do wyginięcia tych gatunków oraz jak wyglądała ich ewolucja. Ponadto analiza DNA pozwala śledzić zmiany w populacjach i ich przystosowywanie się do zmieniających warunków środowiska. Przykład? Badania DNA naszych przodków ujawniły w jaki sposób Homo sapiens rozprzestrzeniał się po świecie oraz jakie relacje panowały między człowiekiem współczesnym a pozostałymi człowiekowatymi. Natomiast analiza DNA bakterii odpowiedzialnej za wywołanie dżumy pozwoliła odtworzyć przebieg zarazy, która pochłonęła setki milionów ofiar. I na koniec będzie przykład nadający się na dobry film science-fiction. Teoretycznie można użyć DNA wymarłych organizmów i przy pomocy współczesnych technik inżynierii genetycznej odtworzyć te organizmy! Włóżmy ten aspekt jednak między bajki i w tej lekcji przyjrzymy się niezwykłemu związkowi organicznemu, który zwany jest nośnikiem informacji genetycznej, czyli DNA. Zapraszam!