РНК е основната молекула на живота
"Няма общоприета дефиниция за живот (в биологията обикновено е трудно да се дефинира - обикновено колкото по-строга е дефиницията, толкова по-зле работи). Някои учени смятат, че животът е по-скоро процес, отколкото структура, и го определят например като "процес на поддържане на неравновесно състояние на органична система чрез извличане на енергия от околната среда." Такова определение може да съответства и на системи, които нямат ясни пространствени граници - автокаталитични цикли, "живи разтвори". Други подчертават задължителната дискретност на живите обекти и смятат, че понятието "живот" е неделимо от понятието "организъм". Трети подчертават информационния характер на живота и го определят като способността на определена част от информацията ("репликатор") да се копира, използвайки ресурсите на външната среда. Това определение включва не само биологични вируси, но и компютърни и дори слухове, вярвания и др., разпространяващи се в обществото (Rich ард Докинс Вируси на мозъка, http://elementy.ru/lib/164594). 4>
Ние познаваме само един живот - земния, и не знаем кои негови свойства са задължителни за всеки живот изобщо. Ние обаче си позволяваме да посочим два такива имота. Това е, първо, наличието на наследствена информация, и второ, активното изпълнение на функции, насочени към самоподдържане и възпроизводство, както и получаване на енергията, необходима за извършване на цялата тази работа.
Целият живот на Земята се справя с горните задачи с помощта на три класа сложни органични съединения: ДНК, РНК и протеини. ДНК пое първата задача – съхраняването на наследствената информация. Протеините са отговорни за второто: те извършват всички видове активна "работа". Разделението на труда им е много строго.Протеините не съхраняват наследствена информация, ДНК не извършва активна работа (в биологията почти няма правила без изключения, в този случай също има изключения, но много редки и без значение).
Молекулите от третия клас вещества - РНК - служат като посредници между ДНК и протеини, осигурявайки четенето на наследствена информация. С помощта на РНК протеините се синтезират в съответствие с "инструкциите", записани в молекулата на ДНК. Някои от функциите, изпълнявани от РНК, са много подобни на тези на протеините (активната работа по четене на генетичния код и протеиновия синтез), други наподобяват функциите на ДНК (съхранение и предаване на информация). И РНК прави всичко това не сама, а с активното съдействие на протеини. На пръв поглед РНК изглежда като "трето колело". По принцип не е трудно да си представим организъм, в който изобщо няма РНК и всичките му функции са разделени между ДНК и протеини. Вярно е, че такива организми не съществуват в природата.
РНК е полимер, състоящ се от много подобни "градивни елементи" - рибонуклеотиди, всеки от които на свой ред е сглобен от три части. Първата от тях е фосфорната киселина (фосфат), неорганично вещество, което е доста разпространено в земната кора и океаните. Втората е азотна основа. В състава на РНК влизат четири азотни бази: А (аденин), U (урацил), G (гуанин) и С (цитозин); съответно има четири вида рибонуклеотиди. Азотните основи могат да бъдат синтезирани от неорганични молекули (като CO, HCN и NHp дори в протопланетарния облак. Те се намират и в метеорити. Третата, рибозната захар, се образува по време на автокаталитичната реакция на Бутлеров.
Четирите съставни блока на молекулата на РНК са нуклеотидите аденозин (аденин + рибоза), гуанозин (гуанин + рибоза), уридин (урацил + рибоза) и цитидин (цитозин +рибоза), всяка от които е прикрепена към един остатък от фосфорна киселина. АТФ (основната енергийна молекула на живата клетка) е аденозин с три фосфата.
Коя от трите молекули се появява първа? Някои учени казаха: разбира се, протеините, тъй като те вършат цялата работа в живата клетка, животът е невъзможен без тях. Те възразиха: протеините не могат да съхраняват наследствена информация, а без нея животът е още по-невъзможен! Така че ДНК беше първата!
Ситуацията изглеждаше неразрешима: ДНК няма стойност без протеини, протеини без ДНК. Оказа се, че трябва да се появят заедно, по едно и също време, а това е трудно да си го представим. „Допълнителната“ РНК беше почти забравена в тези спорове. В крайна сметка, както се смяташе тогава, тя не може нито да съхранява информация, нито да извършва работа без външна помощ.
По-късно обаче се оказа, че при много вируси наследствената информация се съхранява под формата на РНК молекули, а не ДНК. Но това се смяташе за любопитство, изключение. Революцията се случи през 80-те години на миналия век с откриването на рибозими, РНК молекули с каталитични свойства. Рибозимите са РНК, които вършат активна работа, тоест това, което протеините трябва да вършат. Сред рибозимите са открити катализатори за репликация (копиране, възпроизвеждане) на РНК молекули, собствени или чужди.
В резултат на това РНК се превърна от „почти излишна“ в „почти основна“. Оказа се, че тя и само тя може да изпълнява едновременно и двете основни житейски задачи - както съхранение на информация, така и активна работа. Стана ясно, че е възможен пълноценен жив организъм, който няма нито протеини, нито ДНК, в който всички функции се изпълняват само от РНК молекули. Разбира се, ДНК е по-добра в съхраняването на информация, а протеините са по-добри в "работата", но това са подробности. РНК организмите биха могли да придобият протеини и ДНК по-късно иправете без тях в началото.
Така се ражда теорията за света на РНК."
Откъс от книгата "Раждането на сложността. Еволюционната биология днес. Неочаквани открития и нови въпроси" на професор от БАН Александър Владимирович Марков