Wie hat die erste Zelle ihre DNA erhalten?
Die DNA besteht ja aus den Informationen die auf vorherigem Leben beruhen aber wie und woraus hat sich die erste DNA gebildet?
1 Antwort
Die ersten Lebewesen nutzten sehr wahrscheinlich noch nicht die DNA als Speicher für die Erbinformation, sondern die RNA. RNA ist als einzelsträngiges Molekül einfacher aufgebaut als DNA. Und sie besitzt den Vorteil, dass sie zur Autokatalyse fähig ist, sich also selbst replizieren kann. RNA kann Informationen also nicht nur speichern, sondern auch vervielfältigen. Erst später ersetzte die DNA die RNA als Medium zum Speichern der Erbinformation (DNA ist stabiler und der Doppelstrang hat den Vorteil, dass es immer noch eine Sicherheitskopie gibt). Die Katalysefunktion wurde weitgehend durch die Proteine (Enzyme) übernommen.
Hinweise auf diese RNA-Welt gibt es noch heute in allen Lebewesen. So kann beispielsweise die in der DNA gespeicherte Information nicht direkt abgelesen werden, sondern sie muss erst in eine mRNA umgeschrieben werden. Und das Ribosom, das den genetischen Code in die Aminosäurensequenz übersetzt, ist ein Ribozym, d. h. sein katalytisches Zentrum besteht aus RNA. Außerdem bildet die Zelle die vier Bausteine der DNA, die Desoxyribonukleotide, nicht direkt, sondern sie bildet erst Ribonukleotide (also die Bausteine der RNA) und baut aus diesen dann die Desoxyribonukleotide.
Die vier Bausteine, aus denen die RNA besteht, können in der Natur spontan aus anorganischen Molekülen entstehen. Das wurde experimentell nachgewiesen (Becker et al. 2019). Man nimmt heute an, dass das Leben wahrscheinlich in hydrothermalen Quellen des Urozeans entstanden ist. In den Poren des Gesteins der Hydrothermalquellen können sich große Mengen der Nukleotide ansammeln und zu größeren Ketten verbinden (Baaske et al. 2007). Ohne eine Vorlage (Matritze) konnten längere RNA-Moleküle entstehen, die bereits der Evolution durch natürliche Selektion unterlagen (Biebricher et al. 1981). Und schließlich begannen verschiedene RNA-Moleküle quasi zusammen zu arbeiten und schlossen sich zu komplexeren Hyperzyklen zusammen (Eigen 1971, Vaidya et al. 2012).
Es ist auch möglich, dass vor der RNA-Welt noch einfachere Systeme existierten, z. B. Peptid-Nulkeinsäuren.