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News: Es war eine RNA-Welt

Seit langem rätselt die Fachwelt, wer in der primitiven biologischen Welt wohl die Nase vorne hatte - RNA, DNA oder Proteine. Nun gibt es einen weiteren Hinweis darauf, dass die Nukleinsäure RNA, mit einer zusätzlichen enzymatischen Fähigkeit ausgestattet, kleine Kopien anderer RNA-Moleküle herstellen kann. Das künstlich im Labor entstandene Molekül reiht bislang allerdings nur 14 Basen aneinander.
Vor fast zwei Jahrzehnten entdeckte die Fachwelt Moleküle ganz besonderer Art: die Ribozyme. Diese Moleküle aus Ribonukleinsäure können chemische Reaktion katalysieren – eine Aufgabe, die sonst den Enzymen vorbehalten zu sein schien. Ihre Entdeckung brachte die Forscher auf die Idee, dass sich das moderne Leben aus einer primitiven RNA-Welt entwickelt haben könnte.

Indem sie zwei Jobs auf einmal erledigen, könnten die Ribozyme wie DNA genetische Information weitergeben und diese gleichzeitig replizieren, ohne die äußere Hilfe von Proteinen. Allerdings gab es bislang keinen direkten Beweis, dass sie auch andere RNA-Moleküle kopieren. Ein Job, den in der modernen biochemischen Welt so genannte RNA-Polymerasen übernehmen – große Enzymkomplexe aus mehreren Proteinen. Diese Aktivität wäre eine kritische Komponente in einer RNA-Welt.

Wendy Johnston und ihre Kollegen vom Massachusetts Institute of Technology in stellten die Evolution in ihrem Labor nach, indem sie eine Sammlung zufällig ausgewählter RNA-Moleküle der unnatürlichen Selektion unterwarfen. Sie begannen mit einem Ribozym, dass chemische Reaktionen – notwendig zum Kopieren von Ribonukleinsäure – ausführen konnte. Aber mehr als ein paar RNA-Blöcke konnte das Molekül nicht aneinanderreihen. Dann ließen die Forscher das Ribozym mit 76 Basen kurzen RNA-Molekülen reagieren, in der Hoffnung, dass bei einer der zufälligen Kombination das gewünschte Ribozym entstehen würde.

Dann selektierten die Forscher und suchten diejenigen Moleküle aus, denen es anhand der RNA-Vorlage am besten gelungen war, eine passende Kopie herzustellen. Die Besten testeten sie erneut an verschiedenen Vorlagen. Nach mehreren Runden, die jeweils nur die Besten überstanden, hielten die Forscher einen möglichen Kandidaten in der Hand. Das Ribozym stellte akkurate RNA-Kopien her. Doch leider waren die kurzen Schnipsel nur 14 Basen lang. Dafür kopierte es aber unspezifisch alle RNA-Vorlagen, die ihm unterkamen. Eine wichtige Voraussetzung für ein replizierendes Ribozym in einer RNA-Welt.

Auch wenn nun der Beweis erbracht ist, dass RNA seinesgleichen synthetisieren kann, steht die Suche nach der wahren "Maschine der RNA-Welt" noch aus. Denn etwas mehr als 14 Basen sollte das Molekül schon aneinanderreihen, damit es glaubhaft wird.

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  • Quellen
Science 291: 1319–1325 (2001)

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