השערת עולם ה-RNA טוענת כי החיים הראשונים היו מבוססים על RNA. RNA היא מולקולת מידע שיכולה גם לפעול כזרז, מה שמאפשר לה לשמש גם כחומר תורשתי וגם כאנזים. לפי ההשערה, שרשראות RNA שפעלו כריבוזימים (ריבוזימים = RNA שמבצע תגובות כימיות כמו אנזים) התארגנו והשתרבו בתוך קרום ליפידי פשוט. תאים כאלה היו פרוקריוטים פשוטים, דומים לחיידקים של היום.
הרעיון הוצע לראשונה על ידי אלכסנדר ריץ' בשנת 1962. ולטר גילברט טבע את השם "עולם ה-RNA" ב-1986. מאז הוצעו גם דרכים כימיות חלופיות שמציעות מקורות אחרים למרכיבי החיים, אבל עולם ה-RNA נחשב לפרדיגמה מובילה בחקר מקור החיים.
קיימות ראיות תומכות רבות: ריבוזומים, המפעלים בסלילים של התא שמייצרים חלבונים, מבוססים בעיקר על RNA, ורוב הפעילות הקטליטית שלהם מתבצעת על ידי RNA. כמו כן נמצאו ריבוזימים מעבדה שמסוגלים לשכפל או לזרז צעדים מרכזיים של מטבוליזם.
ממצאים אסטרונומיים תומכים ברעיון שאבני הבניין של RNA יכלו להיווצר מחוץ לכדור הארץ. מטאוריטים מכילים בסיסים חנקניים כמו אדנין וגואנין, וגילוי סוכרים במערכות כוכביות מרוחקות מראה שחומרי גלם מורכבים יכולים להיווצר בחלל.
סיומות ניסיוניות השיגו גם הכנסת מרכיבים קריטיים בתנאים מדומים של כדור הארץ הקדום. מודלים ומחקרים הציעו כי שלוליות חמות או מקומות אחרים יכולים לאפשר היווצרות ריבוזים ותוצריהם.
נוקלאוטידים הם אבני הבניין של RNA (נוקלאוטידים = יחידות של בסיס חנקני, סוכר ופוספט). רצפי נוקלאוטידים יכולים להתחבר זה לזה, ולהרכיב שרשראות שמחזיקות מידע לפי סדר הבסיסים. שרשרות מסוימות קיבלו תכונות קטליטיות שהפחיתו את האנרגיה הדרושה לייצובן, וכך האריכו את חייהן. שרשראות כאלה משכו נוקלאוטידים תואמים, והשכפול הפשוט התאפשר בצורה פרימיטיבית.
מחקרים מראים שרצפים באורכים שונים יכלו לזרז יצירת קו-אנזימים חשובים כמו CoA, NAD ו-FAD. קו-אנזימים אלה מצויים כיום בתאים ועשויים להיות שרידים מתפקידי RNA עתיק.
התחרות והאינטראקציה בין מולקולות RNA שונות יכלו לקדם שיתופי פעולה. ריבוזימים יכולים לקשור חומצות אמינו ולעזור ביצירת קשרים פפטידיים בין חומצות אמינו. תכונות אלה עשויות להסביר כיצד חלבונים התפתחו בסוף התהליך.
בשל יציבותם הגבוהה, ה-DNA הפך בסופו של דבר למאגר המידע העיקרי. ההסבר המקובל הוא שאחרי תקופה של עולם RNA, נוצרו ריבונוקלאופרוטאינים (RNPs), קומבינציות של RNA וחלבון, ואז הופיע DNA. חלבונים הציעו יכולות קטליטיות רב-גוניות יותר, ולכן החליפו ריבוזימים כמזרזים עיקריים.
יש היפותזות שמדברות על תפקיד הנגיפים במעבר הזה. נמצאו עדויות לנגיפים שראו שינויי גנים בין מערכות RNA ו-DNA, מה שמציע מסלולים אפשריים להעברת מידע בין סוגי חומר תורשתי שונים.
אחת הבעיות המרכזיות היא היציבות הנמוכה של RNA. ה-RNA של ימינו נשבר בקלות באמצעות הידרוליזה ורגיש לקרינה. בנוסף קיימות בעיות סינתטיות: יצירת כל ארבעת הנוקלאוטידים יחד בתנאים פרה-ביוטיים היא אתגר כימי קשה. הציטוזין, למשל, מתפרק בקלות, והוספת זרחן מסובכת בתמיסות מים.
נוסף לכך, בתרחישים ניסיוניים מסוימים נוצרו תנאים שיוצרים נוקלאוטידים, אך הם מנעו יצירת סוכרים אחרים. חלק מהחוקרים מציעים אלטרנטיבות, כמו חומצות גרעין פשוטות יותר (PNA, TNA, GNA), או שילובים של חלבון ו-RNA בטווח הקדום.
וירואידים הם מולקולות RNA מעגליות קצרת-ממד, שלא מקודדות חלבון. הם מדביקים צמחים ויש להם גדלים קטנים מאד. תכונות אלו מקשות על פרשנות מקורם, אך חלק מהחוקרים מציעים שהם שרידים אפשריים של עולם RNA.
RNA דומה ל-DNA במבנה וביכולת לאחסן מידע. הוא פחות יציב כימית, כי הסוכר שלו הוא ריבוז ולא דאוקסיריבוז. עם זאת, במנגנונים תפקודיים רבים RNA הוא הצורה שממנה מתרגמים מידע גנטי לחלבונים. גם ריבוסוויצ'ים, מבנים של RNA שמווסתים ביטוי גנים, תומכים ברעיון על יכולות בקרה מולקולרית בעתיד הקדום.
בעוד שעדיין חסרות הוכחות חותכות, עולם ה-RNA מספק מסגרת הגיונית לשאלה איך חומרים כימיים פשוטים עברו למערכות משכפלות ומסודרות. הוא משלב הוכחות מביוכימיה, מדעים אסטרונומיים וניסויים מעבדתיים. יחד עם זאת, שאלות כימיות וקונקרטיות לגבי היווצרות נוקלאוטידים והיציבות שלהם עדיין פתוחות למחקר.
השערה זו אומרת שהחיים הראשונים היו מבוססים על RNA. RNA היא מולקולה שמכילה מידע. היא גם יכולה לפעול כמו אנזים, כלומר לזרז תגובות כימיות.
מישהו בשם אלכסנדר ריץ' הציע את הרעיון הזה בשנות ה-60. ולטר גילברט נתן לו את השם "עולם ה-RNA" ב-1986.
נוקלאוטידים הם יחידות שמרכיבות את ה-RNA. הם דומים לאבני בניין. שרשראות של נוקלאוטידים יכולות לשמור מידע ולשכפל את עצמן.
יש מולקולות RNA שיכולות לזרז תגובות. קוראים להן ריבוזימים (ריבוזימים = RNA שעושה פעולה כימית). זה מראה של-RNA היו יכולות לשמש גם כחומר מידע וגם כלבבי עבודה.
מדענים מצאו בחלל ובמטאוריטים חומרים דומים לאבני הבניין של RNA. זה מרמז שחלק מהרכיבים יכלו להגיע לכדור הארץ מכוכבים אחרים.
גם במעבדה יצרו תרכובות דומות ל-RNA בתנאים של החלל. מחקרים אחרים מראים ששפכים חמים בכדור הארץ הקדום יכלו להיות מקומות טובים להיווצרות RNA.
RNA לא יציב בקלות. הוא נשבר מהר במים ובאור. קשה גם לחבר את כל החלקים כימית בתנאים פשוטים.
מבקרים אומרים שצריך הרבה שלבים כימיים כדי ליצור RNA פשוט. מדענים חוקרים גם אפשרויות אחרות וגרסאות פשוטות יותר של חומצות גרעין.
וירואידים הם קטעי RNA קטנים שמדביקים צמחים. הם לא מקודדים חלבון. הם דוגמה למולקולות RNA שיכולות להתקיים לבד.
=למה זה חשוב?
אם עולם ה-RNA היה אמיתי, הוא מסביר איך יצאנו מחומרים פשוטים למערכות שמצליחות לשכפל ולהתפתח. זה עוזר להבין איך התחילה החיים על הכדור הזה.
תגובות גולשים