Жизнь без ДНК?

Я ни в коем случае не эксперт в этой области, просто любопытный посетитель, но я думал об этом, и Google не очень помогает. Известны ли нам какие-либо формы жизни, у которых нет обычной двойной спирали ДНК, какой мы ее знаем? Предполагались ли какие-либо серьезные альтернативы?

Я не совсем знаю, можно ли считать вирусы и прионы «живыми»…
Что считается живым? Это хороший вопрос. Я думаю, можно с уверенностью определять что-то как живое, когда оно (1) способно поддерживать и воспроизводить себя и (2) способно взаимодействовать с окружающей средой.
Независимо от того, являются ли вирусы и прионы «живыми», те, которые нам известны, одним словом, не могут выжить без РНК/ДНК.
Я согласен с @Poshpaws, это отличный вопрос

Ответы (5)

В продолжение того, что сказал mbq, был проведен ряд исследований «происхождения жизни», которые предполагают, что РНК была предшественником ДНК, так называемый «мир РНК» (1). Поскольку РНК может выполнять обе роли, которые сегодня выполняют ДНК и белки. Дальнейшие предположения предполагают, что такие вещи, как пептидно-нуклеиновые кислоты « ПНК », могли предшествовать РНК и так далее.

Каталитические молекулы и генетические молекулы, как правило, должны иметь разные характеристики. Например, каталитические молекулы должны иметь возможность складываться и иметь много строительных блоков (для каталитического действия), тогда как генетические молекулы не должны складываться (для матричного синтеза) и иметь мало строительных блоков (для высокой точности копирования). Это предъявляет много требований к одной молекуле. Кроме того, каталитические биополимеры могут (потенциально) катализировать собственное разрушение.

РНК, по-видимому, способна сбалансировать эти требования, но трудность заключается в том, чтобы сделать РНК пребиотическим способом — пока этого не удалось достичь. Это привело к интересу к моделям «сначала метаболизм», в которых ранняя жизнь не имеет генетического биополимера и каким-то образом приводит к генетической наследственности. Однако до сих пор это, по-видимому, мало исследовано и в значительной степени безуспешно (2).

редактировать

Я только что видел эту популярную статью в New Scientist, в которой также обсуждается TNA (нуклеиновая кислота Threose) и даются некоторые справочные данные для PNA, GNA (гликолевая нуклеиновая кислота) и ANA (амилоидная нуклеиновая кислота).

(1) Гилберт В., 1986, Nature, 319, 618 «Происхождение жизни: мир РНК».

(2) Copley et al., 2007, Bioorg Chem, 35, 430 «Происхождение мира РНК: коэволюция генов и метаболизма».

На самом деле было исследование, в котором они смогли создать (используя теоретические условия ранней Земли) две из четырех РНК. Хотя мне всегда трудно найти видеоинтервью, я нашел это. wired.com/2009/05/рибонуклеотиды

Недавно был опубликован отчет о науке, получивший широкое распространение в широкой прессе, в котором была идентифицирована бактерия, способная жить в среде, где мышьяк замещен фосфором (один из компонентов ДНК, образующий основу двойного спираль).

Это оригинальная статья:
Бактерия, которая может расти, используя мышьяк вместо фосфора
, и комментарий, появившийся в журнале Nature .
Микробы, питающиеся мышьяком, могут переопределить химию жизни.

Однако существует много критических замечаний по поводу методологии, использованной в статье, и по поводу того, действительно ли мышьяк будет включен в ДНК вместо фосфора.

Science опубликовал несколько таких критических замечаний в примечаниях редактора. Здесь вы найдете ответ авторов.

Кроме этого... ну, если вы рассматриваете вирусы как формы жизни, есть много таких, которые не имеют двухцепочечной ДНК, а вместо этого имеют одноцепочечную ДНК, одноцепочечную РНК или двухцепочечную РНК.

XKCD о жизни на основе мышьяка

«О том, действительно ли мышьяк будет включен в ДНК вместо фосфора». - Я тоже весьма скептичен. Разница в радиусах (атомных, ковалентных) довольно большая , в том числе. Разница в энтальпиях связи с кислородом (фосфат по сравнению с арсенатом) также кажется существенной, как и следовало ожидать (чем больше атом, тем слабее связи).
Я тоже настроен скептически, но увлекательно, если это правильно!
Я не хочу слишком углубляться в полемику по поводу этого исследования, но из того, что я читал сам и разговаривал с другими, вес текущего мнения определенно против результата мышьяка.
yamad, можно ли резюмировать преобладающий скептицизм для тех из нас, кому интересен результат?
@KatieBanks, это не моя область, поэтому заинтересованные должны прочитать 8 критических замечаний. Одна из главных критических замечаний, тем не менее, заключается в том, что их среда As+/P- содержит достаточно следов фосфора для поддержания роста, который они приписывают включению мышьяка. Авторы утверждают, что их As-/P-контроль, который вообще не показывает никакого роста, указывает на то, что не только след P поддерживает рост. Это хороший момент, но на самом деле это не требует интерпретации того, что As включен в ДНК. Другие их данные также подверглись критике за недостаточную чистоту образцов/препаратов.
это было разоблачено: news.nationalgeographic.com/news/2012/07/…
@woliveirajr оригинальные документы можно найти здесь: GFAJ-1 является устойчивым к арсенату, фосфатзависимым организмом и отсутствием обнаруживаемого арсената в ДНК клеток GFAJ-1, выращенных на арсенате . Однако я бы не сказал, что они «развенчали» исследование, просто дали лучшее объяснение своим результатам (т.е. применили научный метод).

Это зависит от того, называете ли вы прионы формой жизни, но прионы не используют (прямо) ДНК для своего размножения. Они заставляют другие белки переходить в неправильно свернутое состояние.

Опять же, остается вопрос, следует ли считать прионы «живыми».

Вопрос о том, живы ли они, спорен; прионы в конечном итоге зависят от ДНК для своего размножения, поскольку хозяин должен генерировать дополнительный субстрат, чтобы они могли перевернуться.
Вот почему я поставил «прямой» в скобках. Строго говоря, прионы не используют ДНК для размножения. Однако, как вы указываете, определенно есть место для обсуждения.
Однако прионы не могут преобразовать какой-либо белок в неправильно свернутое состояние... они представляют собой неправильно свернутое состояние белка PrP, который обычно синтезируется организмом и для которого существует ген.
К счастью, они не могут. Однако, учитывая вопрос выше, я не думаю, что это имеет какое-либо значение.

Существуют серьезные предположения, что при зарождении жизни РНК использовались как ферменты и носители генетической информации.
Позже эти информативные РНК превратились в более стабильные и менее реакционноспособные ДНК, ферментативная роль была делегирована белкам, а РНК остались только в наиболее важных частях цепи экспрессии (мРНК и рибосомы) и некоторых механизмах регуляции.

В этой недавней статье Cell упоминается рибозим (фермент РНК), который связывает два олигонуклеотида в себя. При наличии достаточного источника входных олигонуклеотидов и правильных условиях он может катализировать собственную репликацию и пройти дарвиновскую эволюцию, и его можно рассматривать как рудиментарную форму жизни на основе РНК.

Авторы предполагают, что РНК-репликаторы на основе лигазы могли быть первыми РНК-репликаторами, которые позже были заменены стандартной полимеризацией:

Несколько иной подход основан на РНК-ферментах с активностью РНК-лигазы, шаблонной для РНК, для соединения олигонуклеотидных субстратов с образованием комплементарных продуктов РНК. Было высказано предположение, что первые воспроизводящиеся эволюционирующие системы на Земле работали по этому механизму и только позже стали зависеть от полимеризации остатка за остатком.

Следует отметить, что РНК-рибозимные полимеразы уже существуют, но многие из них требуют белков в дополнение к структуре РНК.

Жизнь без ДНК?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 4v