Biologia
  Wiw.pl   Na bieżąco:  Informacje   Co nowego   Matematyka i przyroda:  Astronomia   Biologia   Fizyka   Matematyka   Modelowanie rzeczywistości   Humanistyka:  Filozofia   Historia   Kultura antyczna   Literatura   Sztuka   Czytaj:  Biblioteka   Delta   Wielcy i więksi   Przydatne:  Słowniki   Co i gdzie studiować   Wszechświat w obrazkach    
 Jesteś tutaj:  Wirtualny Wszechświat > Biologia > Genetyka > Geny i ewolucja 
  Indeks
Genetyka
Historia odkryć . . .
Podstawy genetyki
Genetyka molekularna
Geny i ewolucja
Wstęp
Porównywanie . . .
Historia zapisana . . .
Co było pierwsze . . .
Świat wirusów i . . .
Inżynieria genetyczna
Słowniczek
  Źródło
Wybrane fragmenty pochodzą z książki
Język genów autorstwa Paul'a Berg'a i Maxine Singer


  Co było pierwsze DNA czy RNA
 
Pochodzenie genów
 
J
akie wnioski co do natury najważniejszych komórek i ich systemów genetycznych niesie ze sobą hipoteza pierwotnych intronów? Jaką ma wartość dla pytania: czy pierwsze cząsteczki informacyjne to DNA, czy RNA? Liczne fakty przemawiają za tym, że RNA pojawił się najpierw, i że to on stał się podstawą pierwotnych układów kodujących informację. Na przykład rRNA (RNA rybosomowy), tRNA (RNA transportujący) i mRNA (RNA informacyjny) są głównymi elementami aparatu, który wszystkie żywe organizmy wykorzystują do przetłumaczenia swego kodu genetycznego. Cząsteczki te musiały być obecne w najbardziej pierwotnych systemach genetycznych, jakie istniały, zanim jeszcze rozeszły się drogi ewolucyjne prokariontów i eukariontów. Rzeczywiście, zarówno struktura tRNA, jak i rRNA, jest podobna u wszystkich organizmów. Doświadczenia laboratoryjne wykazały, że krótkie cząsteczki RNA mogą powstawać dzięki kopiowaniu matrycy RNA na drodze reakcji czysto chemicznych bez udziału jakichkolwiek enzymów czy innych białek. Wydaje się więc prawdopodobne, że mogły się one samodzielnie replikować, choć niewydajnie, oraz ulegać transkrypcji i translacji za pomocą prymitywnych mechanizmów. W dodatku, cząsteczki RNA potrafią działać jak enzymy modyfikujące RNA. W komórkach E. coli specjalna nukleaza, odpowiedzialna za cięcie długich cząsteczek RNA będących prekursorami dojrzałych tRNA, jest zbudowana z białka i nici RNA – wyłącznie on dokonuje cięcia. Ponadto, jak już wspomnieliśmy, introny w prekursorach rRNA niektórych pierwotniaków i grzybów same się wycinają, bez pomocy żadnych białek. Natomiast nie stwierdzono, by DNA przeprowadzał którąkolwiek z tych reakcji.
       Prawdopodobnie w działaniu systemów genetycznych poprzedzających współczesne, wykorzystywane były cząsteczki RNA, które zawierały jakąś informację. W tych RNA krótkie, przypadkowo powstałe regiony kodujące (prymitywne eksony) mogły być poprzedzielane regionami nie kodującymi (pierwotnymi intronami). Spontaniczne wycinanie tych intronów prowadziło do złączenia eksonów i powstania ciągłych odcinków kodujących. Następnie, gdy wyewoluowały krótkie polipeptydy, ułatwiające replikację i obróbkę RNA, komórki, które je miały, zyskiwały przewagę reprodukcyjną. Niektóre z tych peptydów mogły mieć właściwości pierwotnej odwrotnej transkryptazy umożliwiającej powstanie cząsteczek DNA. Następnie DNA ewoluując mógł stać się podstawowym magazynem informacji genetycznej. Cząsteczki DNA powstające tą drogą zachowały układ eksonów i intronów RNA, którego były odwzorowaniem.
       Rozwijając dalej ten model powstania systemów genetycznych, dostrzeżemy, że przodkiem wszystkich odnoszących sukcesy organizmów jest komórka zawierająca DNA. Niezależna ewolucja odmiennych komórek potomnych mogła doprowadzić zarówno do powstania komórek eukariotycznych, w których zachowanie intronów było faworyzowane, jak i komórek prokariotycznych. Zgodnie z tym modelem nie powinno być niespodzianką odkrycie jakichś intronów pozostających w genomie prokariotycznym. Rzeczywiście, introny występują w genach kodujących polipeptydy w genomie faga atakującego E. coli, jak również w genach tRNA w grupie organizmów znanych jako archebakterie.
       Jedną z najciekawszych konsekwencji przyjęcia modelu, który właśnie opisaliśmy, jest uznanie, że organizmy prokariotyczne i eukariotyczne wyewoluowały niezależnie od siebie ze wspólnej komórki-przodka. Poprzednio zazwyczaj zakładano, że eukarionty pochodzą od prokariontów. U podstaw tego założenia leżała koncepcja, że stosunkowo proste współczesne komórki prokariotyczne mogą być odpowiednikiem komórek pierwotnych. Zakładano więc, że większe i bardziej złożone komórki eukariotyczne powstały w wyniku ewolucji z prostszych prokariotycznych typów. Odkrycie intronów, procesu splicingu, odwrotnej transkryptazy komórkowej i katalitycznych właściwości RNA wymusiły rewizję tego poglądu. Możliwości analizy biologicznych systemów informacyjnych na poziomie molekularnym stawiają więc w nowym świetle podstawowe zagadnienia biologii ewolucyjnej.
góra strony
poprzedni esej następny esej
Wiw.pl  |  Na bieżąco  |  Informacje  |  Co nowego  |  Matematyka i przyroda  |  Astronomia  |  Biologia  |  Fizyka  |  Matematyka  |  Modelowanie rzeczywistości  |  Humanistyka  |  Filozofia  |  Historia  |  Kultura antyczna  |  Literatura  |  Sztuka  |  Czytaj  |  Biblioteka  |  Delta  |  Wielcy i więksi  |  Przydatne  |  Słowniki  |  Co i gdzie studiować  |  Wszechświat w obrazkach