Pytanie:
Życie bez DNA?
Phonon
2011-12-15 20:20:57 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W żadnym wypadku nie jestem ekspertem w tej dziedzinie, tylko zaciekawionym gościem, ale myślałem o tym, a Google niewiele mi pomaga. Czy znamy jakieś formy życia, które nie mają konwencjonalnego DNA podwójnej helisy, jakie znamy? Czy istnieją jakieś poważne alternatywy?

Nie bardzo wiem, czy wirusy i priony można traktować jako „żywe” ...
Co jest uważane za żywe? To jest dobre pytanie. Myślę, że bezpieczne jest zdefiniowanie czegoś jako żywego, gdy jest (1) zdolne do podtrzymywania i replikacji oraz (2) jest w stanie oddziaływać na otoczenie.
Niezależnie od tego, czy wirusy i priony są „żywe”, te, które znamy, nie mogą przetrwać jednym słowem bez RNA / DNA.
Zgadzam się z @Poshpaws, to świetne pytanie
Pięć odpowiedzi:
#1
+39
Poshpaws
2011-12-15 22:06:20 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Aby uzupełnić to, co powiedział mbq, przeprowadzono wiele badań „pochodzenia życia”, które sugerują, że RNA był prekursorem DNA, tak zwanego „świata RNA” (1). Ponieważ RNA może pełnić obie role, które dziś pełnią DNA i białka. Dalsze spekulacje sugerują, że takie rzeczy jak kwasy peptydowo-nukleinowe „ PNA” mogły poprzedzać RNA i tak dalej.

Generalnie wymaga się, aby cząsteczki katalityczne i cząsteczki genetyczne miały różne cechy. Na przykład, cząsteczki katalityczne powinny być zdolne do fałdowania i mieć wiele bloków budulcowych (do działania katalitycznego), podczas gdy cząsteczki genetyczne nie powinny się fałdować (do syntezy matryc) i mieć niewiele elementów budulcowych (dla wysokiej wierności kopii). To stawia wiele wymagań jednej cząsteczce. Ponadto biopolimery katalityczne mogą (potencjalnie) katalizować własne zniszczenie.

Wydaje się, że RNA jest w stanie zrównoważyć te wymagania, ale trudność polega na tym, że RNA jest prebiotykiem - jak dotąd nie udało się tego osiągnąć. Doprowadziło to do zainteresowania modelami „najpierw metabolizm”, w których wczesne życie nie ma biopolimeru genetycznego i w jakiś sposób prowadzi do dziedziczenia genetycznego. Jednak jak dotąd wydaje się, że nie zostało to zbadane iw dużej mierze nieudane (2).

edytuj

Właśnie zobaczyłem ten popularny artykuł w New Scientist, który również omawia TNA (kwas nukleinowy treozy) i podaje podstawowe informacje na temat PNA, GNA (kwas nukleinowy glikolu) i ANA (kwas nukleinowy amyloidu).


(1) Gilbert, W., 1986, Nature, 319, 618 „Pochodzenie życia: świat RNA”

(2) Copley i in., 2007, Bioorg Chem , 35, 430 „Pochodzenie świata RNA: koewolucja genów i metabolizmu”.

W rzeczywistości przeprowadzono badanie, w którym byli w stanie stworzyć (przy użyciu teoretycznych warunków wczesnej Ziemi) dwa z czterech RNA. Chociaż zawsze trudno mi znaleźć wywiad wideo do tego, znalazłem to. http://www.wired.com/2009/05/ribonucleotides/
#2
+24
nico
2011-12-15 21:01:24 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Niedawno pojawił się raport na temat nauki, który odniósł wiele sukcesów w prasie ogólnej, w którym zidentyfikowano bakterię mogącą żyć w środowisku, w którym arsen został zastąpiony fosforem (jednym ze składników DNA, tworzącym szkielet podwójnej heliksu).

To jest oryginalna praca:
Bakteria, która może rosnąć, używając arsenu zamiast fosforu
i komentarz pojawił się w Nature Mikrob żywiący się arszenikiem może na nowo zdefiniować chemię życia

Istnieje jednak wiele krytyki na temat metodologii zastosowanej w artykule oraz tego, czy arszenik rzeczywiście zostałby włączony do DNA zamiast fosforu.

Nauka opublikowała kilka z tych krytyk w notatce redaktora. Tutaj znajdziesz odpowiedź autorów

Poza tym ... cóż, jeśli weźmiesz pod uwagę wirusy jako formy życia, jest wiele, które nie mają dwuniciowego DNA, ale zamiast tego mają jednoniciowe DNA lub jednoniciowe RNA lub dwuniciowe RNA.

XKCD on arsenic-based life

„czy rzeczywiście arsen zostanie włączony do DNA zamiast fosforu”. - Ja też jestem dość sceptyczny. Różnica w promieniach (atomowych, kowalencyjnych) jest [raczej] (http://www.webelements.com/phosphorus/atom_sizes.html) [duża] (http://www.webelements.com/arsenic/atom_sizes.html) , między innymi. Różnica w [entalpiach wiązań] (http://www.webelements.com/periodicity/enthalpy_diatomics_MO/) z tlenem (fosforan kontra arsenian) również wydaje się znaczna, jak można się spodziewać (im większy atom, tym słabsze wiązania) .
Jestem też sceptyczny - ale fascynujący, jeśli ma rację!
Nie chcę zbytnio zagłębiać się w kontrowersje wokół tego badania, ale czytając artykuł samodzielnie i rozmawiając z innymi, waga obecnej opinii jest z pewnością sprzeczna z wynikiem arszeniku.
Yamad, czy panujący sceptycyzm jest możliwy do podsumowania dla tych z nas, którzy są ciekawi rezultatu?
@KatieBanks, to nie moja dziedzina, więc zainteresowani powinni przeczytać 8 artykułów krytycznych. Jedną z głównych zarzutów jest jednak to, że ich pożywka As + / P- zawiera wystarczającą ilość śladowych ilości fosforu, aby wspierać wzrost, który przypisują wbudowaniu arsenu. Autorzy argumentują, że ich kontrola As- / P-, która nie wykazuje żadnego wzrostu, wskazuje, że nie jest to tylko śladowe P, wspierające wzrost. To dobra uwaga, ale tak naprawdę nie wymaga interpretacji, że As jest włączone do DNA. Ich inne dane również były krytykowane za niewystarczającą czystość w ich próbkach / preparatach.
to zostało obalone: ​​http://news.nationalgeographic.com/news/2012/07/120709-arsenic-space-nasa-science-felisa-wolfe-simon/
@woliveirajr, oryginalne artykuły można znaleźć tutaj: [GFAJ-1 Is an Arsenate-Resistant, Phosphate-Dependent Organism] (http://www.sciencemag.org/content/337/6093/467.short) i [Brak wykrywalnych Arsenian w DNA z komórek Arsenate-Grown GFAJ-1] (http://www.sciencemag.org/content/337/6093/470.full). Jednak nie posunąłbym się nawet do stwierdzenia, że ​​„obalili” badanie, po prostu podali lepsze wyjaśnienie swoich wyników (tj. Zastosowali metodę naukową).
Również: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22798070
#3
+13
Bart Jacobs
2011-12-15 21:07:49 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Zależy to od tego, czy nazywasz priony formą życia, ale priony nie wykorzystują (bezpośrednio) DNA do rozmnażania się. Zmuszają inne białka do stanu nieprawidłowo sfałdowanego białka.

Ponownie pozostaje pytanie, czy priony powinny być uważane za „żywe”.

Kwestia ich życia jest dyskusyjna; priony są ostatecznie zależne od DNA do ich rozmnażania, ponieważ gospodarz musi wytworzyć dodatkowy substrat, aby mogły się odwrócić.
To jest powód, dla którego umieściłem „bezpośrednio” w nawiasach. Ściśle mówiąc, priony nie wykorzystują DNA do rozmnażania. Jednak, jak wskazałeś, z pewnością jest miejsce na debatę.
Priony nie mogą jednak zmienić żadnego białka w stan nieprawidłowo sfałdowany ... są nieprawidłowo sfałdowanym stanem białka PrP, które jest normalnie syntetyzowane przez organizm i dla którego istnieje gen.
Na szczęście nie mogą. Mając jednak na uwadze powyższe pytanie, nie sądzę, aby miało to jakiekolwiek znaczenie.
#4
+12
user59
2011-12-15 21:52:53 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Istnieją poważne spekulacje, że początki życia polegały na wykorzystywaniu RNA zarówno jako enzymów, jak i nośnika informacji genetycznej.
Później te informacyjne RNA wyewoluowały w bardziej stabilne i mniej reaktywne DNA, rolę enzymatyczną przypisano białkom, a RNA pozostało tylko w najważniejsze części łańcucha ekspresji (mRNA i rybosomy) oraz niektóre mechanizmy regulacji.

#5
+3
March Ho
2015-03-01 14:51:02 UTC
view on stackexchange narkive permalink

W najnowszym artykule o komórkach wspomniano o rybozymie (enzymie RNA), który łączy ze sobą dwa oligonukleotydy. Mając wystarczające źródło wejściowych oligonukleotydów i odpowiednie warunki, może katalizować własną replikację i podlegać ewolucji darwinowskiej i można go traktować jako podstawową formę życia opartego na RNA.

Autorzy stawiają hipotezę, że replikatory RNA oparte na ligazach mogły być pierwszymi replikatorami RNA, które później zostały zastąpione przez obecnie standardową polimeryzację:

Nieco inne podejście wymaga na enzymach RNA o aktywności ligazy RNA na matrycy RNA w celu połączenia substratów oligonukleotydowych w celu utworzenia komplementarnych produktów RNA. Zaproponowano, że pierwsze replikujące się, ewoluujące systemy na Ziemi działające według tego mechanizmu, a dopiero później zależały od polimeryzacji reszta po reszcie.

Należy zauważyć, że już polimerazy rybozymów RNA istnieją, ale wiele z nich wymaga oprócz struktury RNA białek.



To pytanie i odpowiedź zostało automatycznie przetłumaczone z języka angielskiego.Oryginalna treść jest dostępna na stackexchange, za co dziękujemy za licencję cc by-sa 3.0, w ramach której jest rozpowszechniana.
Loading...