Thế giới ARN

Bách khoa toàn thư mở Wikipedia
Buớc tưới chuyển hướng Bước tới tìm kiếm
Giả định về giai đoạn thế giới ARN (màu xanh) trong lịch sử phát sinh sự sống.[1]

Thế giới ARNgiai đoạn giả thuyết trong lịch sử phát sinh sự sống trên Trái Đất, trong đó các phân tử ARN có khả năng tự sao chép, đã xuất hiện trước và chiếm ưu thế gần như tuyệt đối trong thế giới các đại phân tử sinh học so với sự tiến hóa của ADN và prôtêin.[1][2][3]

Thuật ngữ này trong tiếng Anh là RNA world, liên quan chặt chẽ tới giả thuyết về ribôzim (ribozyme) và vai trò của nó trong giai đoạn đầu tiên ở lịch sử phát sinh sự sống trên Trái Đất. Giả thuyết "Thế giới ARN" cũng thừa nhận học thuyết Nguồn gốc sự sống của Aleksandr Ivanovich OparinJ. B. S. Haldane, theo đó trong những bước sớm nhất của giai đoạn tiến hoá học (chemical evolution) đã xuất hiện nồi súp nguyên thủy khổng lồ là toàn bộ các Đại dương và biển trên Trái Đất chứa các hợp chất vô cơ và đặc biệt là các hợp chất hữu cơ, nhưng ở thời điểm này, thì hợp chất hữu cơ chủ yếu không phải là ADN và prôtêin - như giả thuyết "ADN xuất hiện trước" - mà là các phân tử ARN xuất hiện trước và chiếm ưu thế so với cả ADN và prôtêin, tạo thành không phải là thế giới của ADN và prôtêin, mà là thế giới của ARN.[1][2][4][5] Điều này cũng có nghĩa là thuật ngữ thế giới ARN còn dùng để chỉ lượng vật chất di truyền chủ yếu và ưu thế là ARN, trong "thế giới" của các vật chất hữu cơ ở giai đoạn sớm nhất của tiến trình phát sinh sự sống trên Trái Đất.

Tổng quan[sửa | sửa mã nguồn]

  • Giả thuyết thế giới ARN cho rằng các phân tử ARN xuất hiện trước ADN.
  • Giả thuyết này còn cho rằng ARN có khả năng lưu trữ cả thông tin di truyền lẫn khả năng tự sao chép và xúc tác cho nhiều phản ứng hóa học trong các tế bào nguyên thủy phát sinh ở giai đoạn muộn hơn; như Alexander Rich (1924 – 2015) đề xuất hơn 50 năm trước.[3] Vai trò này tóm tắt bằng sơ đồ: ARN → Prôtêin → ADN.[6]
  • Chỉ sau đó nhiều triệu năm, thì ADN mới tiếp quản vai trò làm "vua": là vật liệu di truyền chính, có khả năng tự tái bản, đồng thời prôtêin trở thành chất xúc tác chính và là thành phần cấu trúc cơ bản của tế bào.
  • Quá trình thay thế ngôi "vua" này xảy ra vào cuối giai đoạn tiến hoá hoá học và đầu giai đoạn tiến hoá tiền sinh học, dưới tác động của cơ chế giống như là chọn lọc tự nhiên, mà có tác giả đã gọi là quá trình "tiền chọn lọc tự nhiên",[7] từ đó ADN đã duy trì những vai trò này cho đến ngày nay.[8][6]

Mặc dù giả thuyết này được đề xuất và được ủng hộ bởi nhiều nhà khoa học nổi tiếng, nhưng vẫn có nhiều nhà khoa học phản đối giả thuyết này, do đó "thế giới ARN" vẫn chưa thoát khỏi chỉ là giả định.[9]

Hiên nay, có tác giả phân biệt hai thế giới ARN: thế giới ARN nguyên thủy (kỷ nguyên giả thuyết) và thế giới ARN ngày nay (là kỉ nguyên mà ARN đóng vai trò trung gian như Francis Crick đã nói). Thế giới ARN thứ hai này hoàn toàn có thật, mặc dù các nhà khoa học hiện đại chưa biết tất cả nhưng câu trả lời về cách thức hoạt động của nó.[6]

Lược sử[sửa | sửa mã nguồn]

  • Thuật ngữ "thế giới ARN" được Gilbert lần đầu tiên đặt ra (1986), trong quá trình nghiên cứu ARN xúc tác lại có thể đã tạo ra cấu trúc gen intrôn-êxôn như thế nào.
  • Tuy nhiên vai trò "vua" của ARN đã được giả thuyết bởi Crick (1968), Orgel (1968) và Woese (1967). Sau đó, Noller đã cung cấp bằng chứng cho thấy ARN-ribôxôm quan trọng hơn prôtêin-ribôxôm trong thực hiện chức năng dịch mã di truyền ribôxôm, mang lại sự hỗ trợ thử nghiệm cho những suy đoán trước đó.
  • Việc phát hiện ra ARN xúc tác (Kruger, 1982; Guerrier-Takada và cộng sự, 1983) đã cung cấp một cơ sở vững chắc hơn nhiều cho tính hợp lý của thế giới ARN. Giả thuyết này được thúc đẩy và phát triển nhờ Ellington và Szostak (1990), Tuerk và Gold (1990), Wright và Joyce (1997).[6]

Tiến hoá của ARN[sửa | sửa mã nguồn]

Một trong những vấn đề của giả thuyết thế giới ARN là khám phá con đường mà loại phân tử này được "nâng cấp" thành ADN. Geoffrey Diemer và Ken Stedman (ở Đại học Portland thuộc Oregon) đã gợi ra một giải pháp. Trong khi tiến hành khảo sát về virut trong hồ nước axit nóng ở Công viên Quốc gia Núi lửa Lassen, California, hai ông đã phát hiện ra một loại virus ADN đơn giản từ một gen của loại virus ARN. Nhà virus học Luis Villareal thuộc Đại học California Irvine cũng cho rằng các virus có khả năng chuyển đổi "gen ARN" thành "gen ADN" và sau đó kết hợp nó vào bộ gen dựa trên ADN phức tạp hơn. Quá trinh này có thể đã phổ biến trong giới Virut vào khoảng 4 tỷ năm trước.[10][11]

Một giả thuyết khác cho rằng ARN được tạo ra từ thế giới PAH.[12][13]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Nguồn trích dẫn[sửa | sửa mã nguồn]

  1. ^ a ă â "Molecular Biology of the Cell" 4th edition. “The RNA World and the Origins of Life”. 
  2. ^ a ă “RIBOZYMES & THE RNA WORLD.”. 
  3. ^ a ă Neveu M, Kim HJ, Benner SA. “The "strong" RNA world hypothesis: fifty years old.”. 
  4. ^ “RNA World Hypothesis”. 
  5. ^ “RNA world”. 
  6. ^ a ă â b Thomas R. Cech. “The RNA Worlds in Context”. 
  7. ^ "Sinh học 12, ban nâng cao" - Nhà xuất bản Giáo dục, 2016.
  8. ^ A. Quispel. “Pre-biological evolution”. 
  9. ^ Harold S Bernhardt. “The RNA world hypothesis: the worst theory of the early evolution of life”. 
  10. ^ Holmes, Bob (2012) "First Glimpse at the birth of DNA" (New Scientist April 12, 2012)
  11. ^ Diemer GS, Stedman KM (19 tháng 4 năm 2012). “A novel virus genome discovered in an extreme environment suggests recombination between unrelated groups of RNA and DNA viruses”. Biology Direct 7 (1): 13. PMC 3372434. PMID 22515485. doi:10.1186/1745-6150-7-13. 
  12. ^ Clavin, Whitney (10 tháng 2 năm 2015). “Why Comets Are Like Deep Fried Ice Cream”. NASA. Truy cập ngày 10 tháng 2 năm 2015. 
  13. ^ “THE AROMATIC WORLD”.