Náttúrufræðingurinn - 2004, Blaðsíða 44

Náttúrufræðingurinn
tímum í sögu lífsins þegar prótíns-
míð hófst og DNA tók við af RNA.
RNA-eftirmyndun þeirra kann að
vera leif frá þeim tímum.
RÍBÓSÍM
Ekkert hefur orðið hugmyndum um
RNA-skeiðið í sögu lífsins meir til
framdráttar en fundur RNA-sam-
einda með hvötunarvirkni, þ.e.
ríbósíma, í nútímafrumum. Það var
snemma á áttunda áratugi tuttug-
ustu aldar að fyrstu ríbósímin fund-
ust. Annars vegar sýndi Thomas R.
Cech (4. mynd) fram á að brottnám
innraða úr forverum rRNA-sam-
einda í frumdýrinu Tetrahymena ther-
mophila er hvatað af rRNA-sam-
eindinni sjálfri án aðstoðar prótína.10
Hvötunarvirknin er tengd innröð-
inni. Hins vegar sannaði Sidney
Altman (5. mynd) að RNA-sameind
er nauðsynlegur hluti ensíms sem
snyrtir forverasameindir allra
tRNA-sameinda með því að rjúfa
tvíestertengi á alveg ákveðnum stað
í forveranum.11 Ensímið er sett
saman úr RNA og prótíni en í ljós
kom að hvötunarvirknin er tengd
RNA-hlutanum. Hér er því um
ríbósím að ræða. Þetta efnahvarf er
öllum lífverum nauðsynlegt. Það á
vitanlega líka við um hvötunar-
virkni ríbósómanna sem áður var
nefnd. Ríbósómin eru ríbósím.
snRNA-sameindir splæsikornanna,
sem eins og fyrr var sagt mega lík-
lega teljast til ríbósíma, eru líka
ómissandi. Hlutverkin sem ríbósím
gegna í nútímafrumum eru ekki
mörg eða fjölbreytt en þau eru afar
mikilvæg.12 Á hinn bóginn hefur
mönnum tekist með öflugum val-
aðferðum að fá fram í tilrauna-
glösum ríbósím sem sýna mun fjöl-
skrúðugri virkni. Sem dæmi má
nefna hvötun amíðtengja og tengja
milli tveggja kolefnisatóma. Einnig
er athyglisvert að fram hefur komið
ríbósím sem hvatar myndun kirnis-
leifar úr ríbósa og pýrimídínbasa.13
RNA-skeiðið
Gerum nú ráð fyrir að RNA hafi á
ákveðnu stigi snemma í þróunar-
4. mynd. Thomas R. Cech (f. 1947).
sögu lífsins verið eina erfðaefnið og
reynum að gera okkur grein fyrir
helstu eiginleikum þeirra lífvísa -
sumir mundu segja lífvera - sem þá
voru til.
Ætlað er að á þeim tíma hafi RNA
ekki einungis verið erfðaefni heldur
hafi RNA-sameindir líka hvatað flest
efnahvörf frumunnar sem þurftu
hvötunar við. Eiginleg prótín hafa
ekki verið til, en ekki er útilokað að
einstakar amínósýrur eða jafnvel
stuttar peptíðkeðjur hafi komið við
sögu. Hugsanlegt er að ríbósím líf-
vísisins hafi getað tengt amínósýrur
í peptíðkeðjur og er líklegast að
amínósýruröðin hafi þá verið til-
viljunarkennd. Fjöldi mismunandi
tiltækra amínósýra hefur þó að lík-
indum verið takmarkaður. Einstakar
amínósýrur eða stuttar peptíðkeðjur
gætu hafa verið gagnlegar sem
hjálparþættir ríbósíma.14
Lífvísirinn hlýtur að hafa verið
umlukinn himnu sem sennilega
hefur verið gerð úr fitusameindum
líkt og himnur nútímafrumna. Án
himnu má telja útilokað að efna-
skipti gætu hafa haldist við.
En hversu margbrotinn getur
þessi RNA-lífvísir hafa verið? Hve
umfangsmikið var erfðaefnið,
hversu fjölbreytileg var hvötunar-
virkni RNA-sameinda og hve fjöl-
skrúðug voru efnaskiptin? Sér-
fræðinga greinir mjög á um svör við
þessum spumingum.
Þótt hlutverk ríbósíma í nútíma-
5. mynd. Sidney Altman (f. 1939).
fmmum sé fábreytilegt, þykir mynd-
un nýrra ríbósíma á tilraunastofum
sýna að hlutverk þeirra gætu hafa
verið mun fjölbreyttari fyrr á
tímum.15 Einnig er hugsanlegt að
efnaskipti lífvísisins hafi að ein-
hverju leyti treyst á óhvötuð
efnahvörf16 og loks er mögulegt að
ýmis nauðsynleg lífefni hafi fengist
úr umhverfinu. Er þá farið að gera
ráð fyrir ófmmbjarga lífvísi, en um
þann kost var rætt í fyrri grein.1
Flestar nútímafmmur hafa þús-
undir gena en til em bakteríur sem
hafa aðeins nokkur hundmð gen.
Minnsta genamengið sem hefur
verið raðgreint er úr bakteríunni
Mycoplasma genitalium. í genamengi
hennar em aðeins um 480 gen.17
Þessi baktería lifir sníkjulífi og kemst
þannig hjá því að framleiða sjálf
flestar þær smásameindir sem hún
þarf þó á að halda. Með hliðsjón af
genaþörf þessarar og annarra
genafárra tegunda hefur verið
komist að þeirri niðurstöðu að lág-
marksfjöldi gena í fmmu með nútí-
maskipulagi sé um 260 gen.18 Af
þessum 260 genum em um 100 sem
þarf til þess að gera prótínmyndun-
arkerfið úr garði og um 20 sem
nauðsynleg em fyrir eftirmyndun
DNA. Þessara gena var augljóslega
ekki þörf á RNA-skeiðinu. Þá em
eftir um 140 lífsnauðsynleg gen, en
mjög ólíklegt er að gen RNA-líf-
vísisins hafi verið svo mörg.
Hugsanlega hafa sumar RNA-
42