Если ДНК просто немного отличается от РНК по химическому составу, то почему ДНК не может действовать как катализатор и почему она не заменила РНК? Здесь, я говорю с точки зрения эволюции, разве эволюция не должна просто заменить всю РНК на ДНК?
Связанный с этим вопрос: почему некоторые плохие черты развиваются, а хорошие — нет? По сути, необходимо сильное давление отбора, чтобы отфильтровать признак.
Сказав это, нет веских аргументов в пользу невыгодности транскрипции.
РНК обладает уникальными свойствами, которые делают ее пригодной для определенных функций. РНК может принимать различные вторичные/третичные структуры, которых не может эквивалентная одноцепочечная ДНК. Одна из причин заключается в том, что пары колебаний GU стабильны в РНК, но не в ДНК, что обеспечивает структурную гибкость первых. См. https://chemistry.stackexchange.com/a/35224/5295 .
РНК также имеет высокий оборот из-за различных РНКаз . Если бы существовала ДНК вместо РНК для передачи временных сообщений и были бы эквивалентные ДНКазы для увеличения оборота «мДНК», то геномная ДНК также стала бы восприимчивой к деградации этими ДНКазами, что вызвало бы нестабильность генома. Вы можете возразить, что синтез белка может начаться непосредственно на ДНК в качестве матрицы, а не на мРНК. Я предполагаю, что это заполнило бы ДНК и столкнулось бы с репликацией. Даже механизм транскрипции конфликтует с механизмом репликации; это называется конфликт репликации транскрипциичто приводит к нестабильности генома. Гипотетическая ситуация, в которой на ДНК имеется несколько рибосом, вероятно, имеет более высокие шансы конфликтов с репликацией, чем конфликты транскрипции-репликации, тем самым вызывая более высокую степень нестабильности генома. Я предполагаю это потому, что большое количество рибосом должно одновременно проходить через ген, чтобы производить достаточное количество соответствующего белка (как в случае полисом).
Другая возможность основана на гипотезе мира РНК. Если действительно верно, что РНК предшествовала ДНК как функциональная, так и наследственная молекула, то трудно так легко избавиться от всех РНК. Даже если большую часть функций архаичных РНК взяли на себя ДНК и белки, они все же выполняют некоторые жизненно важные функции. Чтобы заменить РНК в этих ролях, должна существовать альтернатива, которая работает намного лучше, чем РНК.
Это всего лишь догадки. Абсолютная причина не может быть легко приписана многим биологическим наблюдениям. Это потому, что мы не знаем фактической эволюционной траектории того, как все произошло. Однако важно помнить, что эволюция действительно движется к некоему глобальному оптимуму. Эволюция не «стремится» к совершенству.
Аргумент в этом вопросе основан на ложной предпосылке, что небольшое различие между двумя макромолекулярными структурами является несущественным различием, и что любая важность или отсутствие этого различия будет иметь одинаковый вес для различных функций.
Небольшие различия между ДНК и РНК давали ДНК определенные преимущества в качестве генетического материала — например, она менее подвержена щелочному гидролизу и поэтому может образовывать более длинные стабильные геномы. Она заменит ДНК только в том случае, если ее химия справится с задачей лучше — для других функций РНК это обычно не так.
РНК была в значительной степени заменена в качестве катализатора, но белком, а не ДНК, что можно объяснить химически, потому что в боковых цепях белков из 20 аминокислот было больше разнообразных групп для катализа и т. д.
РНК была оставлена для функций, в которых либо ее дополнительная сахарная гидроильная группа, либо кислотная лабильность передают преимущества по сравнению с ДНК (например, мРНК), или замена ДНК, по-видимому, не дает никаких преимуществ (например, рибосомы). Я не специалист по каталитической РНК, но понимаю, что 2'-ОН участвует в кислотно-щелочном катализе.
В заключение, если вы говорите о биологических молекулах, вам нужно подумать о том, как их химический состав влияет на их функцию. Если у вас нет химии, идите и изучите что-нибудь или ограничьтесь какой-нибудь немолекулярной областью биологии.
Сноска
У меня есть ответ на связанный с этим вопрос: почему у разных организмов нет геномов нуклеиновых кислот, содержащих разные основания и сахара?
еще один "хомо сапиен"
МэттДмо
avoid asking subjective questions where … you are asking an open-ended, hypothetical question: “What if ______ happened?”что ответы будут основаны на поддающихся проверке фактах и ссылках, а также на экспертных знаниях в данной области. Хотя это интересный вопрос, к сожалению, он не по теме.Джон
Дэйвид
Дэйвид