Leven zonder DNA?

Question

view on stackexchange narkive permalink

Ik ben zeker geen expert op dit gebied, maar een nieuwsgierige bezoeker, maar ik heb hier over nagedacht en Google helpt niet veel. Kennen we levensvormen die niet het conventionele dubbele helix-DNA hebben zoals we dat kennen? Zijn er serieuze alternatieven bedacht?

Answer 1

view on stackexchange narkive permalink

Om op te volgen wat mbq zei, zijn er een aantal "oorsprong van leven" -studies geweest die suggereren dat RNA een voorloper was van DNA, de zogenaamde "RNA-wereld" (1). Omdat RNA beide rollen kan vervullen die DNA en eiwitten tegenwoordig vervullen. Verdere speculaties suggereren dat dingen als een Peptide-Nucleic Acids " PNA" RNA kunnen zijn voorafgegaan, enzovoort.

Katalytische moleculen en genetische moleculen moeten over het algemeen verschillende kenmerken hebben. Katalytische moleculen moeten bijvoorbeeld kunnen vouwen en veel bouwstenen hebben (voor katalytische werking), terwijl genetische moleculen niet mogen vouwen (voor sjabloonsynthese) en weinig bouwstenen hebben (voor hoge kopieertrouw). Dit stelt hoge eisen aan één molecuul. Bovendien kunnen katalytische biopolymeren (potentieel) hun eigen vernietiging katalyseren.

RNA lijkt in staat te zijn om deze eisen in evenwicht te brengen, maar de moeilijkheid zit hem in het prebiotisch maken van RNA - tot dusverre is het zijne niet bereikt. Dit heeft geleid tot interesse in "metabolism first" -modellen waarin het vroege leven geen genetisch biopolymeer heeft en op de een of andere manier aanleiding geeft tot genetische overerving. Dit lijkt tot dusverre echter weinig onderzocht en grotendeels niet succesvol (2).

bewerken

Ik zag net dit populaire artikel in New Scientist, waarin ook TNA (Threose-nucleïnezuur) wordt besproken en wat achtergrondinformatie wordt gegeven voor PNA, GNA (Glycol-nucleïnezuur) en ANA (amyloïde-nucleïnezuur).

---

(1) Gilbert, W., 1986, Nature, 319, 618 "Origin of life: The RNA world"

(2) Copley et al., 2007, Bioorg Chem , 35, 430 "De oorsprong van de RNA-wereld: co-evolutie van genen en metabolisme."

Answer 2

view on stackexchange narkive permalink

Er is een recent rapport over Science geweest, dat veel terugkwam in de algemene pers, waarin een bacterie werd geïdentificeerd die zou kunnen leven in een omgeving waar arseen werd vervangen door fosfor (een van de componenten van DNA, die de ruggengraat vormt van de dubbele helyx).

Dit is de originele paper:
Een bacterie die kan groeien door arseen te gebruiken in plaats van fosfor
en het commentaar verscheen op Nature Arseenetende microbe kan de chemie van het leven herdefiniëren

Er is echter veel kritiek op de methodologie die in het artikel wordt gebruikt en op de vraag of arseen echt in het DNA zou worden opgenomen in plaats van fosfor.

De wetenschap heeft verschillende van deze kritieken gepubliceerd in een Noot van de redactie. En hier vindt u de reactie van de auteurs

Anders dan dat ... nou, als je het virus als levensvormen beschouwt, zijn er genoeg die geen dubbelstrengs DNA hebben, maar in plaats daarvan enkelstrengs DNA of enkelstrengs RNA of dubbelstrengs RNA.

Answer 3

view on stackexchange narkive permalink

Het hangt ervan af of je prionen een levensvorm noemt, maar prionen maken geen (direct) gebruik van DNA om zich voort te planten. Ze dwingen andere eiwitten in een verkeerd gevouwen eiwittoestand.

Nogmaals, de vraag blijft of prionen als "levend" moeten worden beschouwd.

Answer 4

view on stackexchange narkive permalink

Er zijn serieuze speculaties dat de oorsprong van het leven RNA's gebruikte als zowel enzymen als genetische informatiedragers.
Later evolueerden deze informatieve RNA's naar stabielere en minder reactieve DNA's, de enzymatische rol werd gedelegeerd aan eiwitten en alleen bleef RNA over in de meest cruciale delen van de expressieketen (mRNA en rybosoom) en enkele regulatiemechanismen.

Answer 5

view on stackexchange narkive permalink

Dit recente Cell-artikel maakt melding van een ribozym (RNA-enzym) dat twee oligonucleotiden in zichzelf ligeert. Gegeven een voldoende bron van input oligonucleotiden en de juiste omstandigheden, kan het zijn eigen replicatie katalyseren en een darwinistische evolutie ondergaan, en kan het worden beschouwd als een rudimentaire vorm van op RNA gebaseerd leven.

De auteurs veronderstellen dat op ligase gebaseerde RNA-replicatoren de eerste RNA-replicatoren zouden kunnen zijn, die later werden vervangen door de nu standaardpolymerisatie:

Een ietwat andere benadering is gebaseerd op op RNA-enzymen met RNA-templated RNA-ligase-activiteit om oligonucleotidesubstraten samen te voegen om complementaire RNA-producten te vormen. Er is voorgesteld dat de eerste replicerende, evoluerende systemen op aarde door dit mechanisme werkten en pas later afhankelijk werden van residu-voor-residu-polymerisatie.

Opgemerkt moet worden dat RNA-ribozym-polymerasen al bestaan, maar veel van hen hebben naast de RNA-structuur ook eiwitten nodig.