Muokataan sivua RNA-maailma
ApoWikistä
Kumoaminen voidaan suorittaa. Varmista alla olevasta vertailusta, että haluat saada aikaan tämän lopputuloksen, ja sen jälkeen julkaise alla näkyvät muutokset.
Nykyinen versio | Oma tekstisi | ||
Rivi 1: | Rivi 1: | ||
[[Kuva:RNA-maailma_002.png|thumb|right| | [[Kuva:RNA-maailma_002.png|thumb|right|440px|'''RNA-maailma-hypoteesin mukaiset [[abiogeneesi]]n päävaiheet''': Runsaasti ''yksinkertaisia molekyylejä'' sisältäneessä [[AW:S#alkuliemi|alkuliemessä]]<!--[[abiogeneesi#Alkuliemi_ja_alkuilmakehä|alkuliemessä]]--> olisi – mahdollisesti (hieman mutkikkaampien) ''välivaihemolekyylien'' (1) jälkeen – muodostunut jonkin verran ''RNA-nukleotidejä'' (2) (ribonukleiinihapon rakennemolekyylejä). Nukleotidit olisivat edelleen yhdistyneet ajan kuluessa satunnaisesti keskenään lyhyiksi RNA-ketjuiksi (3) eli ''RNA-oligomeereiksi''; nämä olisivat voineet vielä satunnaisesti ketjuttua keskenään. Näin olisi syntynyt erilaisia pitkiä RNA-ketjuja eli RNA-polymeerejä (4), joiden joukossa olisi ollut myös [[wp:katalyytti|katalyyttejä]]; näiden ''ribotsyymien'' joukossa olisi sitten päälle päätteeksi ollut sellainenkin, joka sopivasta nukleotidien yhdistelmästä muodostuneena olisi alkanut kopioida itseään. Tällaiset itseään ja/tai toisiaan kopioivat RNA-molekyylit olisivat lopulta kehittyneet ''alkusoluksi'' (5).]] | ||
Yritettäessä selittää biologisen elämän syntymistä ohjaamattomasti ja tarkoituksettomasti itsestään tarvitaan jonkinlainen selitys myös [[abiogeneesi]]lle eli sille, mitä olisi tapahtunut ennen kuin [[evoluutioteoria]]n vaatimaa perinnöllistä muuntelua oli olemassakaan. Koska yksinkertaisinkin elävä solu on suunnattoman monimutkainen, erilaiset ''abiogeneettiset hypoteesit'' pyrkivät silloittamaan elottoman kemian ja toimivan solun välistä kuilua jonkinlaisten sittemmin kadonneiden mutta periaatteessa mahdollisten välimuotojen avulla. | Yritettäessä selittää biologisen elämän syntymistä ohjaamattomasti ja tarkoituksettomasti itsestään tarvitaan jonkinlainen selitys myös [[abiogeneesi]]lle eli sille, mitä olisi tapahtunut ennen kuin [[evoluutioteoria]]n vaatimaa perinnöllistä muuntelua oli olemassakaan. Koska yksinkertaisinkin elävä solu on suunnattoman monimutkainen, erilaiset ''abiogeneettiset hypoteesit'' pyrkivät silloittamaan elottoman kemian ja toimivan solun välistä kuilua jonkinlaisten sittemmin kadonneiden mutta periaatteessa mahdollisten välimuotojen avulla. | ||
Rivi 18: | Rivi 18: | ||
Huomataan, että nykyisen elämän mahdollistamiseksi tarvitaan DNA:ta, jotta voidaan saada proteiineja. Toisaalta tarvitaan myös proteiineja, jotta voidaan saada DNA:ta. Tietyissä tapauksissa kopioiminen voidaan kuitenkin suorittaa pelkän RNA-molekyylin ja proteiinien varassa. Tällöin kuitenkin tiedon säilyminen heikkenee ja kopioitumisen tehokkuus laskee.<!-- lähteet pariin edeltävään virkkeeseen, jos sattuu olemaan jollakulla käsillä --> Toisaalta tällaisessa järjestelmässä on vähemmän osia, ja tämä suhteessa yksinkertaisempi rakenne helpottaa ainakin jossain määrin sen satunnaissyntyä nykyisenlaisen DNA:ta hyödyntävän solun syntymahdollisuuksiin verrattuna. RNA:n hoitaessa sekä DNA:n että RNA:n tehtävät proteiineja tarvitaan edelleen RNA-molekyyliin tallennetun informaation toteuttamiseen. | Huomataan, että nykyisen elämän mahdollistamiseksi tarvitaan DNA:ta, jotta voidaan saada proteiineja. Toisaalta tarvitaan myös proteiineja, jotta voidaan saada DNA:ta. Tietyissä tapauksissa kopioiminen voidaan kuitenkin suorittaa pelkän RNA-molekyylin ja proteiinien varassa. Tällöin kuitenkin tiedon säilyminen heikkenee ja kopioitumisen tehokkuus laskee.<!-- lähteet pariin edeltävään virkkeeseen, jos sattuu olemaan jollakulla käsillä --> Toisaalta tällaisessa järjestelmässä on vähemmän osia, ja tämä suhteessa yksinkertaisempi rakenne helpottaa ainakin jossain määrin sen satunnaissyntyä nykyisenlaisen DNA:ta hyödyntävän solun syntymahdollisuuksiin verrattuna. RNA:n hoitaessa sekä DNA:n että RNA:n tehtävät proteiineja tarvitaan edelleen RNA-molekyyliin tallennetun informaation toteuttamiseen. | ||
RNA:lla on havaittu olevan samoja ominaisuuksia kuin eräillä proteiineilla. Sopivanlaiset RNA-molekyylit, ribotsyymit, kykenevät proteiinientsyymien tavoin [[wp:katalyytti|katalysoimaan]] joitakin kemiallisia reaktioita. Tämän havainnon pohjalta on käyty kehittämään ideaa RNA-kopioitujasta, joka kykenisi informaation varastoimisen lisäksi hoitamaan itse myös informaation kopioimisen. Tällöin RNA-molekyyli toimisi samalla sekä "geeninä", "viestinä" että "entsyyminä". Itseään kopioiva RNA-molekyylikompleksi onkin onnistuttu älyllisesti suunnittelemaan, ja sitä on pystytty testaamaan laboratoriossa.<ref | RNA:lla on havaittu olevan samoja ominaisuuksia kuin eräillä proteiineilla. Sopivanlaiset RNA-molekyylit, ribotsyymit, kykenevät proteiinientsyymien tavoin [[wp:katalyytti|katalysoimaan]] joitakin kemiallisia reaktioita. Tämän havainnon pohjalta on käyty kehittämään ideaa RNA-kopioitujasta, joka kykenisi informaation varastoimisen lisäksi hoitamaan itse myös informaation kopioimisen. Tällöin RNA-molekyyli toimisi samalla sekä "geeninä", "viestinä" että "entsyyminä". Itseään kopioiva RNA-molekyylikompleksi onkin onnistuttu älyllisesti suunnittelemaan, ja sitä on pystytty testaamaan laboratoriossa.<ref>Lincoln, T. A. & Joyce, G. F., ''Science'', 2009, DOI: [http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/1167856 10.1126/science.1167856]</ref> | ||
</ref> | |||
==Vaihe 1 - RNA rakenneosasten synty== | ==Vaihe 1 - RNA rakenneosasten synty== | ||
Rivi 50: | Rivi 36: | ||
{| {{prettytable}} | {| {{prettytable}} | ||
|- align="center" valign=" | |- align="center" valign="bottom" | ||
| '''Emäs'''|| [[Kuva: | | '''Emäs'''|| [[Kuva:Adeniini.jpg|150px|Adeniinin kemiallinen rakenne. Atomit on värjätty seuraavasti: hiili harmaa, typpi sininen, vety valkoinen]]<br />Adeniini | ||
|| [[Kuva: | || [[Kuva:Guaniini.jpg|150px|Guaniinin kemiallinen rakenne. Atomit on värjätty seuraavasti:happi punainen, hiili harmaa, typpi sininen, vety valkoinen]]<br />Guaniini | ||
|| [[Kuva: | || [[Kuva:Sytosiini.jpg|150px|Sytosiinin kemiallinen rakenne. Atomit on värjätty seuraavasti:happi punainen, hiili harmaa, typpi sininen, vety valkoinen]]<br />Sytosiini | ||
|| [[Kuva: | || [[Kuva:Urasiili.jpg|150px|Urasiilin kemiallinen rakenne. Atomit on värjätty seuraavasti:happi punainen, hiili harmaa, typpi sininen, vety valkoinen]]<br />Urasiili | ||
|- align="center" valign=" | |- align="center" valign="bottom" | ||
| '''Nukleotidi''' | | '''Nukleotidi''' | ||
|| [[Image: | || [[Image:AMP.png|150px|AMP kemiallinen rakenne viivakaavana]]<br />Adenosiinimonofosfaatti<br />A | ||
|| [[Image: | || [[Image:GMP.png|150px|GMP kemiallinen rakenne viivakaavana]]<br />Guanosiinimonofosfaatti<br />G | ||
|| [[Image: | || [[Image:CMP.png|150px|CMP kemiallinen rakenne viivakaavana]]<br />Sytidiinimonofosfaatti<br />C | ||
|| [[Image: | || [[Image:UMP.png|150px|UMP kemiallinen rakenne viivakaavana]]<br />Uridiinimonofosfaatti<br />U | ||
|- | |- | ||
|} | |} | ||
Rivi 73: | Rivi 59: | ||
==Vaihe 2 - RNA nukleotidien synty== | ==Vaihe 2 - RNA nukleotidien synty== | ||
==== Ketjuuntuminen ==== | ==== Ketjuuntuminen ==== | ||
[[Kuva:246D.jpg|thumb|right|300px|'''RNA:n ketjurakenne''': Kuvassa on kaksi "näkymättömin" [[wp:vetysidos|vetysidoksin]] yhteen liittynyttä kahdeksan nukleotidin RNA-molekyyliä. Emäksistä guaniini on esitetty ''punaisena'', sytosiini ''oranssina'', adeniini ''sinisenä'' ja urasiili ''turkoosina''. Yksittäisten nukleotidien paikantamisen helpottamiseksi niitä toisiinsa yhdistävät fosforiatomit on merkitty ''keltaisella''.]] | [[Kuva:246D.jpg|thumb|right|300px|'''RNA:n ketjurakenne''': Kuvassa on kaksi "näkymättömin" [[wp:vetysidos|vetysidoksin]] yhteen liittynyttä kahdeksan nukleotidin RNA-molekyyliä. Emäksistä guaniini on esitetty ''punaisena'', sytosiini ''oranssina'', adeniini ''sinisenä'' ja urasiili ''turkoosina''. Yksittäisten nukleotidien paikantamisen helpottamiseksi niitä toisiinsa yhdistävät fosforiatomit on merkitty ''keltaisella''.]] | ||
Fosfaattiin ja typpiemäkseen kiinnittyminen voi tapahtua mielivaltaisesti missä tahansa riboosin neljässä [[wp:hydroksyyliryhmä|hydroksyyliryhmässä]] (ks. kuvan [[#Riboosi|riboosisokerimolekyylin]] neljä | Fosfaattiin ja typpiemäkseen kiinnittyminen voi tapahtua mielivaltaisesti missä tahansa riboosin neljässä [[wp:hydroksyyliryhmä|hydroksyyliryhmässä]] (ks. kuvan [[#Riboosi|riboosisokerimolekyylin]] neljä punavalkoista uloketta). Samoin adeniini voi kiinnittyä mielivaltaisesti kolmessa eri kohdassa. Toisin sanoen sekä riboosin että adeniinin rakenteessa on useita kohtia, joihin muut molekyylit voivat kiinnittyä aivan yhtä helposti. Vääränlainen kiinnittyminen puolestaan vaikuttaa merkittävästi saatavan molekyylin avaruusrakenteeseen. | ||
Molekyyleillä ei sitä paitsi ole mitään luontaista taipumusta pitkien ketjujen muodostamiseen. Kemian tunnetut lainalaisuudet johtavat reaktioita pikemminkin päinvastaiseen suuntaan, koska syntyneet ketjut pyrkivät hajoamaan, jos saatavilla on vettä. Jos kuitenkin riittävän pitkä RNA:n kaltainen molekyyli sattuisikin onnekkaasti syntymään, sen pitäisi RNA-maailma-hypoteesin tarpeisiin sopiakseen lisäksi olla emäsjärjestykseltään ja avaruusrakenteeltaan erittäin täsmällisesti määrittynyt. RNA:n tavallisiin ominaisuuksiin ei kuulu itsensä kopioiminen, vaan itseään kopioivat RNA-molekyylit ovat harvinaisia poikkeuksia. | Molekyyleillä ei sitä paitsi ole mitään luontaista taipumusta pitkien ketjujen muodostamiseen. Kemian tunnetut lainalaisuudet johtavat reaktioita pikemminkin päinvastaiseen suuntaan, koska syntyneet ketjut pyrkivät hajoamaan, jos saatavilla on vettä. Jos kuitenkin riittävän pitkä RNA:n kaltainen molekyyli sattuisikin onnekkaasti syntymään, sen pitäisi RNA-maailma-hypoteesin tarpeisiin sopiakseen lisäksi olla emäsjärjestykseltään ja avaruusrakenteeltaan erittäin täsmällisesti määrittynyt. RNA:n tavallisiin ominaisuuksiin ei kuulu itsensä kopioiminen, vaan itseään kopioivat RNA-molekyylit ovat harvinaisia poikkeuksia. | ||
Rivi 82: | Rivi 67: | ||
=== Ongelmallinen alkuilmakehä === | === Ongelmallinen alkuilmakehä === | ||
Geologisen todistusaineiston mukaan alkumaapallolla on mitä ilmeisimmin ollut hapettava ilmakehä,<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Nuoren maan ympärillä oli happea | Osoite = http://www.tiede.fi/ | Geologisen todistusaineiston mukaan alkumaapallolla on mitä ilmeisimmin ollut hapettava ilmakehä,<ref>{{Verkkoviite | Nimeke = Nuoren maan ympärillä oli happea | Osoite = http://www.tiede.fi/uutiset/2604/nuoren_maan_ymparilla_oli_happea | Viitattu = 24.12.2010 | Selite = | Tekijä = Tiede.fi | Julkaisija = Sanoma Magazines Finland | Ajankohta = 24.8.2006 }}</ref> jollainen hajottaa hyvin vauhdikkaasti formoosireaktion raaka-ainetta formaldehydiä. Ilmakehän hiilidioksidi taas olisi liuennut veteen ja muodostanut siellä mahdollisesti syntyneiden riboosimolekyylien tehotuhoojaa: hiilihappoa. Syaanivedyn ja formaldehydin keskinäisreagointi estää puolestaan nukleotidien ja sokereiden rinnakkaissynteesin samassa liemessä. | ||
==Vaihe 3 & 4 - RNA oligomeerien ja ribotsyymien synty== | ==Vaihe 3 & 4 - RNA oligomeerien ja ribotsyymien synty== | ||
Rivi 96: | Rivi 81: | ||
#Riboosi voi kiinnittyä neljästä kohtaa; oletetaan, että keskimäärin joka toinen typpiemäkseen kiinnittymismahdollisuus tuottaa oikean avaruusrakenteen. | #Riboosi voi kiinnittyä neljästä kohtaa; oletetaan, että keskimäärin joka toinen typpiemäkseen kiinnittymismahdollisuus tuottaa oikean avaruusrakenteen. | ||
#*Tällöin kukin riboosi liittyy typpiemäkseen jommankumman suotuisaksi arvioidun hydroksyyliryhmänsä kohdalta todennäköisyydellä p(R)/2 = 0,07 * 0,5 = 0,035. | #*Tällöin kukin riboosi liittyy typpiemäkseen jommankumman suotuisaksi arvioidun hydroksyyliryhmänsä kohdalta todennäköisyydellä p(R)/2 = 0,07 * 0,5 = 0,035. | ||
#Oletetaan myös, että alku-RNA käyttää nyky-RNA:n tavoin neljän emäksen pariutumisjärjestelmää.<ref>Myös kahden emäksen pariutumisjärjestelmä voisi tulla kysymykseen, mutta tällaisen molekyylin mahdollisesta entsyymiaktiivisuudesta ei ole mitään näyttöä | #Oletetaan myös, että alku-RNA käyttää nyky-RNA:n tavoin neljän emäksen pariutumisjärjestelmää.<ref>Myös kahden emäksen pariutumisjärjestelmä voisi tulla kysymykseen, mutta tällaisen molekyylin mahdollisesta entsyymiaktiivisuudesta ei ole mitään näyttöä. Useammankin emäksen järjestelmä saattaisi toimia, mutta tällöin molekyylistä tulisi vielä huomattavasti epätodennäköisempi.</ref> | ||
#Oletetaan, että alku-RNA olisi käyttänyt jotakin helpommin saatavaa typpiemästä sytosiinin ja urasiilin lisäksi myös guaniinin paikalla. | #Oletetaan, että alku-RNA olisi käyttänyt jotakin helpommin saatavaa typpiemästä sytosiinin ja urasiilin lisäksi myös guaniinin paikalla. | ||
#*Koska potentiaalisten typpiemästen syntymisen todennäköisyyttä ei tunneta, oletetaan, että kaikki neljä tarvittavaa typpiemästä syntyvät yhtä todennäköisesti kuin adeniini: p(X) = 4 * p(A) = 4 * 0,01 = 0,04. | #*Koska potentiaalisten typpiemästen syntymisen todennäköisyyttä ei tunneta, oletetaan, että kaikki neljä tarvittavaa typpiemästä syntyvät yhtä todennäköisesti kuin adeniini: p(X) = 4 * p(A) = 4 * 0,01 = 0,04. | ||
#Oletetaan myös, että keskimäärin joka toinen näistä emäksistä sopisi kullekin paikalle RNA-ketjuun, jotta ketju kykenisi kemiallisten ominaisuuksiensa ja avaruusrakenteensa puolesta kopioitumaan | #Oletetaan myös, että keskimäärin joka toinen näistä emäksistä sopisi kullekin paikalle RNA-ketjuun, jotta ketju kykenisi kemiallisten ominaisuuksiensa ja avaruusrakenteensa puolesta kopioitumaan. | ||
#Lisäksi oletetaan, että kunkin adeniinin kolmesta mahdollisesta riboosiinkiinnittymiskohdasta kaksi olisi toimivan rakenteen saavuttamiseksi suotuisia. | #Lisäksi oletetaan, että kunkin adeniinin kolmesta mahdollisesta riboosiinkiinnittymiskohdasta kaksi olisi toimivan rakenteen saavuttamiseksi suotuisia. | ||
#*Oletetaan sama todennäköisyys adeniinin lisäksi myös muille typpiemäksille: 2p(X)/3 ≈ 0,67 * 0,04 ≈ 0,02667. | #*Oletetaan sama todennäköisyys adeniinin lisäksi myös muille typpiemäksille: 2p(X)/3 ≈ 0,67 * 0,04 ≈ 0,02667. | ||
Rivi 178: | Rivi 163: | ||
=== Ensimmäinen kokeellinen todiste itse-replikoituvan RNA molekyylin synnystä?=== | === Ensimmäinen kokeellinen todiste itse-replikoituvan RNA molekyylin synnystä?=== | ||
Helmikuussa 2009 tutkijat Tracey A. Lincoln and Gerald F. Joyce julkaisivat arvostetussa ''Science'' -lehdessä tutkimustuloksensa katalyyttisistä RNA molekyyleistä<ref name="LincolnJoyce2009" | Helmikuussa 2009 tutkijat Tracey A. Lincoln and Gerald F. Joyce julkaisivat arvostetussa ''Science'' -lehdessä tutkimustuloksensa katalyyttisistä RNA molekyyleistä<ref name="LincolnJoyce2009"> | ||
{{cite journal | |||
|last1=Lincoln | |||
| | |first1=T. A. | ||
| title = | |last2=Joyce | ||
| | |first2=G. F. | ||
| | |title=Self-Sustained Replication of an RNA Enzyme | ||
| | |journal=Science|volume=323 | ||
| | |issue=5918|year=2009 | ||
| | |pages=1229–1232 | ||
|issn=0036-8075 | |||
|doi=10.1126/science.1167856}} | |||
</ref> | </ref> | ||
. Tutkimus oli otsikoitu nimellä ''"Self-Sustained Replication | |||
of an RNA Enzyme"'' (suom. Itseään ylläpitävä RNA replikaatio). | |||
== Katso myös == | == Katso myös == | ||
Rivi 210: | Rivi 183: | ||
* [[Abiogeneesi]] | * [[Abiogeneesi]] | ||
* [[Kolikkoesimerkki]] | * [[Kolikkoesimerkki]] | ||
{{Evoluutio}} | {{Evoluutio}} | ||
=== Internet === | |||
* Prof. John Waltonin esitelmä aiheesta on katsottavissa ja ladattavissa osoitteessa http://edinburghcreationgroup.org/originoflife.xml. | * Prof. John Waltonin esitelmä aiheesta on katsottavissa ja ladattavissa osoitteessa http://edinburghcreationgroup.org/originoflife.xml. | ||
== Viitteet == | == Viitteet == | ||
{{Viitteet}} | {{Viitteet}} | ||
[[Luokka:Abiogeneesi]] | [[Luokka:Abiogeneesi]] |