Ich entschuldige mich für den Untertitel dieses Essays für die Band REM, obwohl es eine Art von ihnen ist, solch einer wichtigen Schlafphase ihren Namen zu geben.
Der spanische Molekularbiologe Victor de Lorenzo (2014; in der Zeitschrift Bioessays ) hat argumentiert, dass das zentrale Dogma der Molekularbiologie, "DNA macht RNA macht Protein" (S. 226) die Bedeutung des "egoistischen Metabolismus" ignoriert. Letzteres ist seine Hypothese dass der Hauptentwicklungsantrieb von DNA-haltigen Organismen nicht die Replikation und Expansion ihrer DNA in ihrer Umwelt ist, sondern die Erforschung und Nutzung ihrer chemischen Landschaften. Die Lokalisierung und anschließende Verwertung von stoffwechselfördernden Chemikalien hilft, die Verbesserung ihrer metabolischen Prozesse sicherzustellen, was anschließend dazu beiträgt, ihre Replikation und Verbreiterung ihrer DNA im Genpool sicherzustellen.
Es entsteht jedoch ein Paradoxon: Der Schwerpunkt der Molekularbiologie auf die DNA scheint zumindest aus einer evolutionären Perspektive einen Fehler aufzuweisen. DNA kann als eine modifizierte Version von zwei RNA-Strängen betrachtet werden, da es unwahrscheinlich ist, dass RNA und DNA getrennt entwickelt werden. Daher muss die RNA der DNA in der Evolutionszeit vorausgegangen sein. Die letztere Idee ist bekannt als die RNA-Welthypothese, das heißt, in primordialen Zellen, die als Prokaryoten bekannt sind, speichert nur RNA genetische Informationen und katalysiert deren chemische Reaktionen. Interessanterweise scheinen fossile Beweise zu zeigen, dass Prokaryoten vor etwa 3,9 Milliarden Jahren auftraten. Interessant ist auch die Vorstellung, dass die RNA erhalten geblieben ist. Daher ist die Vorstellung faszinierend, dass sie mit "Fossilien" der Ursprünge des Lebens verglichen werden könnte. Ich finde auch das Auftreten prokaryotischer Ideen provokant, da die Erde selbst nur 4,567 Milliarden Jahre alt ist. So waren unglaublich komplexe Zellen mit Zellwänden, die Zytoplasma, RNA, chemische Rezeptoren und mechanische Rezeptoren (um Hindernisse zu entdecken) und Flagellen, die Bewegungen zu Chemikalien hin und von ihnen wegführten, bereits vor einer halben Milliarde Jahren (oder so) vorhanden ) nachdem sich die Erde gebildet hat! Obwohl eine halbe Milliarde Jahre wie eine lange Zeit erscheinen mag, wird ihr vielleicht nicht die milliardenschwere Geschichte der Erde gegeben. Also, wie hat diese ganze Evolution in so kurzer Zeit stattgefunden? Eine sehr provokante Idee ist, dass sich Prokaryoten nicht auf der Erde entwickelt haben. Das heißt, sie kamen von einem Kometen oder Meteoriten. Das führt natürlich immer noch zu der Frage, wie sich diese komplexen Lebensformen entwickelten und in einem Kometen oder Meteoriten stecken blieben und wo waren die Ausgangsbedingungen für ihre Entwicklung, wo auch immer sie sich entwickelten?
Aber zurück zur RNA-Welt-Hypothese: RNA besteht bekanntermaßen nur aus vier Nukleotiden, Adenin (A), Uracil (U), Cytosin (C), Guanin (G) [Anmerkung: In der DNA wird Uracil zu Thymin (T), durch einen Methylierungsprozess]. Allerdings ist die RNA nicht ausgewachsen, mit nur diesen vier Nukleotiden, wie Athena aus der Stirn von Zeus!
Es scheint, dass selbst die Hypothesenmacher der RNA-Welt übersehen, dass es eine Prä-RNA-Umgebung gegeben haben muss, die aus den Chemikalien besteht, die notwendig sind, um verschiedene Nukleotide zu bilden. Darüber hinaus müssen diese Affinitäten und Disaffinitäten von Chemikalien und Molekülen auf noch grundlegenderen chemisch-atomaren Bindungen beruhen. Somit waren die ursprünglichen selbstorganisierenden Moleküle, die Vornukleotide bildeten, und die letzten vier Nukleotide, die die ersten RNA-Stränge erzeugten, bereits durch anfängliche chemisch-atomare Vorlieben eingeschränkt.
Hier stellt sich eine weitere wichtige Frage: waren diese anfänglichen Vorlieben der Darwinschen natürlichen Selektion unterworfen? Wenn das nicht-assoziative Lernen, das aus Gewöhnung und Sensibilisierung besteht, evolutionär älter ist als das assoziative Lernen (klassische und operante Konditionierung), war das nicht-assoziative Lernen die Grundlage für die Erforschung und Nutzung der ursprünglichen chemischen Landschaften?
Obwohl de Lorenzo seine Hauptaugenmerk auf die DNA richtete, war seine egoistische Metabolisierungshypothese vermutlich auf chemische Vorstufen von Nukleotiden und Nukleotidformen anwendbar, die nicht die "letzten Vier" bildeten, die zur Definition von RNA führten. Es könnte angenommen werden, dass diese anderen Nukleotidformen und andere komplexe Moleküle in der Prä-RNA-Welt sich nicht fortsetzten und ausweiten konnten, da sie nicht in der Lage waren, ihre chemischen Landschaften sowie die letzten vier Nukleotide zu erforschen und zu nutzen. Aus einer evolutionären Perspektive scheint das zentrale Dogma der Molekularbiologie (DNA-Code-RNA, RNA-Code-Proteine) zu übersehen, dass 1) RNA der DNA vorausgegangen sein muss, 2) die molekularen Vorläufer von Nukleotiden auf chemischen und atomaren Affinitäten und Disaffinitäten basieren , 3) es muss andere Nukleotide vor und während der Zusammensetzung der letzten vier gegeben haben, 4) die Fähigkeit, neue chemische Landschaften zu erforschen und zu nutzen, war ein kritischer treibender Faktor in ihrer gesamten Evolution und 5) diese Erforschung von chemischen Landschaften wurden der Darwinschen natürlichen Selektion unterzogen und wurden möglicherweise von den beiden Arten des nicht-assoziativen Lernens durchgeführt, dh Gewöhnung und Sensibilisierung (oder chemisch-atomare Prototypen dieser Lernformen). Daher könnte es für die Erforschung neuer chemischer Landschaften eines Moleküls entscheidend gewesen sein, irrelevante Stimuli (Gewöhnung) zu ignorieren und auf relevante Stimuli (Sensibilisierung) zu reagieren.
Professor Frederick L. Coolidge ist Co-Direktor des Zentrums für Kognitive Archäologie an der Universität von Colorado, Colorado Springs. Das Zentrum bietet Online-Kurse und Zertifikate in Kognitiver Archäologie. Kontaktieren Sie [email protected].
