Zo zou het leven zijn ontstaan volgend Loren Williams, waarbij enzymen en RNA samenwerken. Links de ontwikkeling volgens de theorie van de RNA-wereld.

Ter verklaring hoe het leven ontstaan is op aarde wordt onder mensen die daar mee bezig zijn vrij breed de theorie van de RNA-wereld aangehangen, waarbij RNA fungeerde als zowel enzym als informatiedrager (een functie die tegenwoordig is toebedeeld aan DNA). De Amerikaanse biochemicus Loren Williams vertelde vorige week op het astrobiologiecongres in Chicago dat hij, op goede gronden, twijfelt aan de juistheid van die theorie. Het ontwarren van de raadsels rond het ontstaan van het leven kampt met een hoog kip/ei-gehalte. Zo zijn enzymen nodig om nucleotiden te maken, de bouwstenen van RNA en DNA, maar om die te maken heb je genetische informatie nodig. Dus bedachten onderzoekers dat voor het ontstaan van leven er al RNA-moleculen waren. Dat lijkt op het verleggen van het probleem, maar voorlopig is de RNA-wereld de minst gammele theorie die we hebben.
Het is waar, RNA bevat genetische informatie en RNA kan ook fungeren als enzym. Dan ziet zo’n theorie er aantrekkelijk uit. Op een bepaald punt in de ontwikkeling is de enzymfunctie van RNA overgenomen door eiwitten, die flexibeler zijn dan RNA. Daarbij is het ontstaan van het ribosoom, de eiwitfabriek, een cruciale stap. Daarmee zou RNA hebben moeten afstappen van zijn enzymatische eigenschappen en dat is volgens Williams, die werkzaam is bij het technologisch instituut van Georgia in Atlanta (VS), geen simpel model. Hij heeft meer redenen om aan de RNA-theorie te twijfelen. Hij heeft terdege aan het ribosoom gesnuffeld. Het oudste deel, dat in elk levend wezen aanwezig is, fungeert als een enzym om de aminozuren aan elkaar te koppelen die het eiwit vormen, maar dat deel van het ribosoom werkt nogal slecht, stelt hij. Dat kan nooit het product zijn van een lange periode van natuurlijke selectie, is zijn redenering. Het heeft niet de precisie van eiwitenzymen. Zoiets klungeligs zou het resultaat zijn van een veel primitievere chemische selectie, waarbij sommige onderdelen vaker voorkwamen, maar er is geen erfelijke component, dus lijkt de volgende generatie niet op die ervoor en het is niet noodzakelijk dat de succesvolste oplossing aan het langste eind trekt, aldus Williams.
Hoe moet dat dan gewerkt hebben? Williams collega Nick Hud heeft wel een idee. Moderne eiwitten en RNA bouwen geen enzymen op eigen houtje, maar Hud heeft soortgelijke moleculen gevonden die dat wel doen. Die vormen spontaan eiwitachtige moleculen bestaand uit diverse aminozuren (tot aan 14 aan toe) en ook genachtige reeksen van nucleotiden, de bouwstenen van RNA. In Williams draaiboek zouden deze proto-eiwitten en dit proto-RNA tezamen de kern van het ribosoom hebben gevormd, dat hielp bij het willekeurig opbouwen van meer eiwit- en RNA-moleculen. “Dat is het begin van het leven.” Alle eiwitten of RNA-moleculen die toevallig elkaar zouden stabilseren, zouden zich ophopen, waarbij op den duur een ‘voorspelbaar’ molecuulmengsel ontstaat. Ergens in dat traject zouden het proto-RNA en de proto-eiwitten zijn gaan ‘samenwerken’ als ruwe enzymen om het RNA te kopiëren: het begin van de Darwiniaanse evolutie.
Het klinkt mij als een hoop alsen, mitsen en maren bij elkaar, maar ik ben dan ook een leek op elk gebied. Als Williams gelijk heeft, dan hebben enzymen en RNA vanaf het begin samengewerkt en kwam het enzym niet na het ontstaan van RNA. Williams: “Dit huwelijk tussen enzym en RNA is het oudste en fundamenteelste deel van de biologie. ” Als dat waar is, dan heeft het ook geen zin te zoeken naar manieren waarop RNA zichzelf kopieert.

Uiteraard worden de ideeën van Williams niet meteen omarmd. “Er zijn twee redenen om een ingewikkelde RNA-wereld te verwachten”, zegt Steven Benner van de stichting van toegepaste moleculaire evolutie in Florida. Veel eiwitenzymen zijn gerelateerd aan RNA die geen specifieke rol hebben. Dat doet vermoeden dat dat overblijfselen zijn van een periode dat RNA de dienst uitmaakte.” Williams is nu bezig met het opbouwen van een soort oerribosoom, zonder alle latere toevoegingen, om te kijken of het zowel RNA als eiwitten bouwt. Wordt ongetwijfeld vervolgd.

Bron: New Scientist