जीवन की शुरुआत आरएनए से हुई

न्यूक्लिक एसिड अनुसंधान जीव विज्ञान में सबसे गर्म स्थानों में से एक है। आरएनए के अद्वितीय गुणों के कारण, इनका उपयोग चिकित्सा और प्रौद्योगिकी में तेजी से किया जा रहा है। लेकिन अभी तक केवल विशेषज्ञों का एक संकीर्ण समूह ही इसके बारे में जानता है।

राइबोन्यूक्लिक एसिड, उर्फ ​​आरएनए, भाग्य से बाहर है। इसकी महान रासायनिक समानता के बावजूद, यह अपने करीबी रिश्तेदार, डीएनए जितना व्यापक रूप से नहीं जाना जाता है। हालाँकि, पिछले बीस वर्षों की खोजों ने, जैसा कि यह निकला, बहुत "कुशल" अणुओं की भूमिका और कार्यों पर हमारे विचारों को मौलिक रूप से बदल दिया है। इन खोजों का परिणाम एक मौलिक रूप से नया विचार था कि आधुनिक जीवन पूरी तरह से आत्मनिर्भर प्राचीन "आरएनए दुनिया" से पहले था।

जैसा कि आमतौर पर होता है, नए ज्ञान ने क्षितिज का विस्तार करते हुए कई नए प्रश्नों को जन्म दिया। आरएनए दुनिया में "विकास" के तंत्र क्या थे? डीएनए और प्रोटीन क्यों, कहाँ और कैसे प्रकट हुए? "आरएनए दुनिया" से आधुनिक दुनिया में संक्रमण कैसे हुआ? शिक्षाविद् वैलेन्टिन विक्टरोविच व्लासोव और उनके बेटे, रासायनिक विज्ञान के उम्मीदवार, अलेक्जेंडर व्लासोव, पाठकों को इस दिशा में की जा रही खोजों के बारे में बताते हैं।

जीवन की उत्पत्ति की समस्या के लिए समर्पित लेखों की श्रृंखला में आरएनए के बारे में एक लेख क्यों दिखाई देता है, न कि अन्य, अधिक प्रसिद्ध कार्बनिक अणुओं - डीएनए या प्रोटीन के बारे में? हमारे पाठकों ने आरएनए के बारे में सुना होगा, लेकिन क्या? हमें यकीन है कि इसमें कुछ भी उल्लेखनीय नहीं है - एक साधारण कारण से: अब तक केवल जीवविज्ञानी ही जानते हैं कि आरएनए "जादुई" अणु हैं जिन्होंने जीवन को जन्म दिया। प्राचीन काल में एक बार, नई ठंडी पृथ्वी पर, एक रहस्यमय "आरएनए दुनिया" उत्पन्न हुई और अस्तित्व में थी...

"शुरुआत की शुरुआत" की ओर बढ़ने से पहले, आइए न्यूक्लिक एसिड की संरचना के बारे में आवश्यक ज्ञान जुटा लें - डीएनए(डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक) और आरएनए (राइबोन्यूक्लिक)। अपनी रासायनिक संरचना के संदर्भ में, आरएनए डीएनए का एक जुड़वां है, हालांकि पूर्ण जुड़वां नहीं है, जो एक जीवित कोशिका में आनुवंशिक जानकारी का मुख्य रक्षक है। न्यूक्लिक एसिड पॉलिमर मैक्रोमोलेक्यूल्स हैं जिनमें व्यक्तिगत इकाइयां शामिल हैं - न्यूक्लियोटाइड. मैक्रोमोलेक्यूल का कंकाल फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों से जुड़े पांच-कार्बन चीनी अणुओं से बना है। प्रत्येक चीनी अणु से एक नाइट्रोजनस आधार जुड़ा होता है। न्यूक्लियोटाइड जो केवल अलग-अलग नाइट्रोजनस आधारों द्वारा एक दूसरे से भिन्न होते हैं, उन्हें ए, यू, जी, सी (आरएनए में) और ए, टी, जी, सी (डीएनए में) अक्षरों द्वारा निर्दिष्ट किया जाता है।

सच कहूँ तो कई सालों तक RNA के बारे में किसी ने नहीं सोचा। एक हठधर्मिता थी कि एक कोशिका होती है, गुणसूत्र होते हैं, जिनमें डीएनए होता है - आनुवंशिक जानकारी का रक्षक।
अंततः, प्रोटीन का संश्लेषण राइबोसोम पर होता है। और आरएनए बीच में कहीं है, डीएनए से जानकारी का वाहक - और बस इतना ही। और फिर ऐसी खोजें होने लगीं जिन्होंने हमें आरएनए को बिल्कुल अलग तरीके से देखने के लिए मजबूर किया।न्यूक्लिक एसिड के बीच मुख्य अंतर उनके कार्बोहाइड्रेट घटक है। आरएनए में चीनी राइबोज है, और डीएनए में यह डीऑक्सीराइबोज है: जहां डीएनए में हाइड्रोजन परमाणु (एच) होता है, वहीं आरएनए में हाइड्रॉक्सी समूह (ओएच) होता है। ऐसे मामूली अंतरों के परिणाम, अप्रशिक्षित लोगों के लिए, चौंकाने वाले होते हैं। इस प्रकार, डीएनए मुख्य रूप से प्रसिद्ध कठोर हेलिकॉप्टरों के रूप में मौजूद है, जिसमें पूरक न्यूक्लियोटाइड के बीच हाइड्रोजन बांड के गठन से दो डीएनए स्ट्रैंड एक साथ जुड़े रहते हैं।

आरएनए भी डीएनए हेलिकॉप्टर के समान डबल-स्ट्रैंडेड हेलिकॉप्टर बना सकते हैं, लेकिन ज्यादातर मामलों में आरएनए जटिल कुंडलित संरचनाओं में मौजूद होते हैं। ये संरचनाएं न केवल आरएनए के विभिन्न वर्गों के बीच उल्लिखित हाइड्रोजन बांड के गठन के कारण बनती हैं, बल्कि राइबोज के हाइड्रॉक्सी समूह के कारण भी बनती हैं, जो अतिरिक्त हाइड्रोजन बांड बना सकती हैं और फॉस्फोरिक एसिड और धातु आयनों के साथ बातचीत कर सकती हैं। आरएनए की गोलाकार संरचनाएं न केवल दिखने में प्रोटीन संरचनाओं से मिलती-जुलती हैं, बल्कि गुणों में भी उनके करीब हैं: वे छोटे और बहुलक दोनों तरह के अणुओं की एक विस्तृत विविधता के साथ बातचीत कर सकती हैं।

"जीवित" किसे माना जाता है?

हम आरएनए को मौजूदा जीवन की जननी क्यों कहते हैं? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, आइए जानें कि सजीव और निर्जीव के बीच की सीमा कहाँ स्थित है।

चूँकि विभिन्न क्षेत्रों के वैज्ञानिक जीवन की उत्पत्ति की समस्या पर काम कर रहे हैं, प्रत्येक व्यक्ति अपने निकटतम विज्ञान के संदर्भ में कार्य करता है। रसायनज्ञ निश्चित रूप से "उत्प्रेरक" शब्द को याद रखेंगे, गणितज्ञ - "सूचना"। जीवविज्ञानी गिनती करेंगे जीवितएक प्रणाली जिसमें एक पदार्थ (आनुवंशिक कार्यक्रम) होता है जिसे कॉपी किया जा सकता है (या, अधिक सरलता से, गुणा किया जा सकता है)। साथ ही, यह आवश्यक है कि ऐसी प्रतिलिपि के दौरान वंशानुगत जानकारी में कुछ परिवर्तन हो सकें और सिस्टम के नए संस्करण उत्पन्न हों, यानी संभावना होनी चाहिए विकास. जीवविज्ञानी यह भी देखेंगे कि ऐसी प्रणालियों को स्थानिक रूप से पृथक किया जाना चाहिए। अन्यथा, जो अधिक उन्नत प्रणालियाँ उभरी हैं, वे अपने लाभों का लाभ नहीं उठा पाएंगी, क्योंकि उनके अधिक कुशल उत्प्रेरक और अन्य उत्पाद स्वतंत्र रूप से पर्यावरण में "तैरेंगे"।

पहले आणविक तंत्र को उनके पर्यावरण से कैसे अलग किया गया था? उदाहरण के लिए, अणुओं की कालोनियों को कुछ खनिज सतह या धूल के कणों पर सोखकर एक साथ रखा जा सकता है। हालाँकि, यह संभव है कि सबसे आदिम प्रणालियों में भी, आधुनिक जीवित कोशिकाओं की तरह, एक वास्तविक झिल्ली खोल होता है। तथ्य यह है कि लिपिड झिल्ली के साथ ऐसा "प्रोटोसेल" बहुत सरलता से बनाया जा सकता है। आवेशित समूहों वाले कई अणु (उदाहरण के लिए, फैटी एसिड) जलीय वातावरण में सूक्ष्म बुलबुले बनाते हैं - लिपिड. यह शब्द हमारे आधे पाठकों को अच्छी तरह से पता होना चाहिए: कॉस्मेटिक क्रीम में लिपोसोम्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है - छोटे वसा कैप्सूल विटामिन और अन्य जैविक रूप से सक्रिय पदार्थों से भरे होते हैं। लेकिन प्राचीन "प्रोटोसेल" किससे भरे हुए थे? यह पता चला कि यह आरएनए है जो "भरने" का दावा करता है।

क्या आरएनए सब कुछ कर सकता है?

निस्संदेह, जीवन की शुरुआत "कुशल" अणुओं के निर्माण से हुई होगी जो स्वयं को पुन: उत्पन्न कर सकते थे और कोशिका के अस्तित्व के लिए आवश्यक अन्य सभी "घरेलू काम" कर सकते थे। हालाँकि, न तो डीएनए और न ही प्रोटीन ऐसे कारीगरों की भूमिका के लिए उपयुक्त है। डीएनए आनुवंशिक जानकारी का एक उत्कृष्ट भंडार है, लेकिन यह स्वयं को पुन: उत्पन्न नहीं कर सकता है। प्रोटीन संपूर्ण उत्प्रेरक हैं, लेकिन "आनुवंशिक कार्यक्रम" के रूप में कार्य नहीं कर सकते। एक मुर्गी और अंडे का विरोधाभास उत्पन्न होता है: डीएनए प्रोटीन के बिना नहीं बन सकता है, और प्रोटीन डीएनए के बिना नहीं बन सकता है। और जैसा कि बाद में पता चला, केवल आरएनए ही सब कुछ कर सकता है। लेकिन आइए हम खुद से आगे न बढ़ें।

आइए कार्य से जुड़े आरएनए के लंबे समय से ज्ञात कार्यों पर विचार करें ( अभिव्यक्ति) एक कोशिका में जीन। जब किसी जीन को चालू किया जाता है, तो सबसे पहले स्थानीय डीएनए अनवाइंडिंग होती है और आनुवंशिक कार्यक्रम की एक आरएनए प्रतिलिपि संश्लेषित की जाती है। विशेष प्रोटीन के साथ जटिल प्रसंस्करण के परिणामस्वरूप, मैसेंजर आरएनए प्राप्त होता है ( एमआरएनए), जो प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक कार्यक्रम है। यह आरएनए केन्द्रक से कोशिका के साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित होता है, जहां यह विशेष सेलुलर संरचनाओं से जुड़ जाता है - राइबोसोम, प्रोटीन संश्लेषण के लिए वास्तविक आणविक "मशीनें"। प्रोटीन को विशेष स्थानांतरण आरएनए (टीआरएनए) से जुड़े सक्रिय अमीनो एसिड से संश्लेषित किया जाता है, प्रत्येक अमीनो एसिड अपने विशिष्ट टीआरएनए से जुड़ा होता है। टीआरएनए के लिए धन्यवाद, अमीनो एसिड राइबोसोम के उत्प्रेरक केंद्र में तय होता है, जहां इसे संश्लेषित प्रोटीन श्रृंखला में "सिलाया" जाता है। घटनाओं के सुविचारित अनुक्रम से, यह स्पष्ट है कि आरएनए अणु आनुवंशिक जानकारी और प्रोटीन जैवसंश्लेषण को डिकोड करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।

जितना अधिक हम विभिन्न जैवसंश्लेषक प्रक्रियाओं के अध्ययन में उतरे, उतनी ही अधिक बार आरएनए के पहले से अज्ञात कार्यों की खोज की गई। यह प्रक्रिया के अतिरिक्त निकला ट्रांसक्रिप्शन(डीएनए के एक खंड की प्रतिलिपि बनाकर आरएनए संश्लेषण) कुछ मामलों में, इसके विपरीत, डीएनए संश्लेषण आरएनए टेम्पलेट्स पर हो सकता है। इस प्रक्रिया को कहा जाता है रिवर्स प्रतिलेखन, कई वायरस द्वारा अपने विकास के दौरान उपयोग किया जाता है, जिनमें कुख्यात ऑन्कोजेनिक वायरस और एचआईवी-1 शामिल हैं, जो एड्स का कारण बनते हैं।

इस प्रकार, यह पता चला कि आनुवंशिक जानकारी का प्रवाह, जैसा कि मूल रूप से सोचा गया था, डीएनए से आरएनए तक यूनिडायरेक्शनल नहीं है। मूल रूप से आनुवंशिक जानकारी के मुख्य वाहक के रूप में डीएनए की भूमिका पर सवाल उठाया जाने लगा। इसके अलावा, कई वायरस (इन्फ्लूएंजा, टिक-जनित एन्सेफलाइटिस और अन्य) आनुवंशिक सामग्री के रूप में डीएनए का बिल्कुल भी उपयोग नहीं करते हैं, उनका जीनोम विशेष रूप से आरएनए से निर्मित होता है; और फिर एक के बाद एक खोजें हुईं, जिन्होंने हमें आरएनए को बिल्कुल अलग तरीके से देखने के लिए मजबूर किया।

सभी अणुओं का स्वामी

सबसे आश्चर्य की बात थी आरएनए की उत्प्रेरक क्षमता की खोज। पहले, यह माना जाता था कि केवल प्रोटीन और एंजाइम ही प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, वैज्ञानिक उन एंजाइमों को अलग नहीं कर सके जो कुछ आरएनए को काटते और क्रॉसलिंक करते हैं। लंबे शोध के बाद, यह पता चला कि आरएनए स्वयं ऐसा करने का उत्कृष्ट कार्य करते हैं। एंजाइम की तरह कार्य करने वाली आरएनए संरचनाएं कहलाती हैं राइबोजाइम(सादृश्य द्वारा एंजाइमों, उत्प्रेरक प्रोटीन)। जल्द ही विभिन्न प्रकार के राइबोजाइम की खोज की गई। वे विशेष रूप से वायरस और अन्य सरल संक्रामक एजेंटों द्वारा अपने आरएनए में हेरफेर करने के लिए व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं। इस प्रकार, आरएनए सभी ट्रेडों के जैक बन गए: वे वंशानुगत जानकारी के वाहक के रूप में कार्य कर सकते हैं, उत्प्रेरक के रूप में कार्य कर सकते हैं, अमीनो एसिड के लिए परिवहन वाहन, और प्रोटीन के साथ अत्यधिक विशिष्ट परिसरों का निर्माण कर सकते हैं।

अंतिम विश्वास कि "आरएनए दुनिया" वास्तव में अस्तित्व में थी, एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण द्वारा राइबोसोम क्रिस्टल की संरचना का विवरण सामने आने के बाद आया। वैज्ञानिकों को वहां एक प्रोटीन मिलने की उम्मीद है जो अमीनो एसिड के क्रॉस-लिंकिंग को प्रोटीन अनुक्रम में उत्प्रेरित करता है। उनके आश्चर्य की कल्पना कीजिए जब यह पता चला कि राइबोसोम के उत्प्रेरक केंद्र में बिल्कुल भी प्रोटीन संरचनाएं नहीं हैं, कि यह पूरी तरह से आरएनए से निर्मित है! यह पता चला कि प्रोटीन जैवसंश्लेषण के सभी प्रमुख चरण आरएनए अणुओं द्वारा किए जाते हैं। जैविक विकास के एक विशेष चरण के रूप में "आरएनए दुनिया" के अस्तित्व की संभावना के बारे में चर्चा को विराम दे दिया गया है।

बेशक, पूरी तस्वीर का पुनर्निर्माण अभी बाकी है - कई अनसुलझे सवाल बने हुए हैं। उदाहरण के लिए, एक आधुनिक कोशिका में, अमीनो एसिड की सक्रियता और संबंधित टीआरएनए के साथ उनका जुड़ाव विशिष्ट एंजाइम प्रोटीन द्वारा किया जाता है। सवाल उठते हैं: क्या यह प्रतिक्रिया प्रोटीन की भागीदारी के बिना, केवल आरएनए की मदद से की जा सकती है? क्या आरएनए स्वयं न्यूक्लियोटाइड से आरएनए के संश्लेषण या चीनी में नाइट्रोजनस आधारों को जोड़ने को उत्प्रेरित कर सकते हैं? सामान्य तौर पर, राइबोजाइम की खोज के बाद, आरएनए की ऐसी संभावित क्षमताएं अब अधिक संदेह में नहीं थीं। लेकिन विज्ञान के लिए आवश्यक है कि परिकल्पनाओं की प्रयोगात्मक पुष्टि की जाए।

टेस्ट ट्यूब में डार्विनियन विकास

एक अच्छी विधि अक्सर विज्ञान में क्रांति ला सकती है। विधि के बारे में बिल्कुल यही कहा जा सकता है पोलीमरेज़ चेन रिएक्शन (पीसीआर), जो असीमित मात्रा में न्यूक्लिक एसिड के प्रसार की अनुमति देता है। आइए संक्षेप में विधि का सार बताएं। पीसीआर विधि में डीएनए को गुणा करने के लिए डीएनए एंजाइम का उपयोग किया जाता है पोलिमेरासिज़, यानी वही एंजाइम जो कोशिका प्रजनन के दौरान सक्रिय न्यूक्लियोटाइड मोनोमर्स से पूरक डीएनए श्रृंखलाओं को संश्लेषित करते हैं।

पीसीआर विधि के साथ, सक्रिय न्यूक्लियोटाइड्स, एंजाइम डीएनए पोलीमरेज़ और तथाकथित का मिश्रण प्राइमरों- दोहराए जा रहे डीएनए के सिरों के पूरक ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स। जब घोल को गर्म किया जाता है, तो डीएनए स्ट्रैंड अलग हो जाते हैं। फिर, ठंडा होने पर, प्राइमर उनसे जुड़ जाते हैं, जिससे पेचदार संरचनाओं के छोटे टुकड़े बन जाते हैं। एंजाइम न्यूक्लियोटाइड को प्राइमरों से जोड़ता है और मूल डीएनए स्ट्रैंड के पूरक स्ट्रैंड को जोड़ता है। प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप, एक से दो डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए उत्पन्न होते हैं। यदि आप प्रक्रिया को दोहराते हैं, तो आपको चार श्रृंखलाएँ मिलती हैं, और n दोहराव के बाद आपको 2n डीएनए अणु मिलते हैं। सब कुछ बहुत सरल है.

पीसीआर के आविष्कार और रासायनिक डीएनए संश्लेषण के तरीकों के विकास ने अद्भुत आणविक प्रजनन तकनीक बनाना संभव बना दिया। आणविक चयन का सिद्धांत भी सरल है: सबसे पहले, विभिन्न गुणों वाले कई अणुओं को संश्लेषित किया जाता है (तथाकथित)। आणविक पुस्तकालय), और फिर इस मिश्रण से वांछित गुण वाले अणुओं का चयन किया जाता है।

न्यूक्लिक एसिड लाइब्रेरी उन अणुओं का मिश्रण है जिनकी लंबाई समान होती है लेकिन न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम में भिन्नता होती है। यदि स्वचालित सिंथेसाइज़र पर रासायनिक संश्लेषण के दौरान, न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम विस्तार के प्रत्येक चरण में सभी चार न्यूक्लियोटाइड एक साथ जोड़े जाते हैं, तो उन्हें प्राप्त किया जा सकता है। उनमें से प्रत्येक को समान संभावना के साथ बढ़ते न्यूक्लिक एसिड में शामिल किया जाएगा, जिसके परिणामस्वरूप प्रत्येक जुड़ने वाले चरण में 4 अनुक्रम वेरिएंट होंगे। यदि लंबाई n इकाइयों के एक न्यूक्लिक एसिड को इस तरह से संश्लेषित किया जाता है, तो परिणामी अणुओं की विविधता n की शक्ति से 4 होगी। चूंकि लंबाई में 30-60 मोनोमर्स के अनुभाग आमतौर पर उपयोग किए जाते हैं, संश्लेषण के परिणामस्वरूप 4 30 और 4 60 विभिन्न अणु होते हैं! आंकड़े केवल खगोलविदों के लिए परिचित हैं।

चूँकि, उनकी संरचना के आधार पर, न्यूक्लिक एसिड विभिन्न स्थानिक संरचनाओं में बदल जाते हैं, सांख्यिकीय अनुक्रमों के संश्लेषण से अणुओं की एक विशाल विविधता उत्पन्न होती है जो गुणों में भिन्न होती हैं। आरएनए को एंजाइम आरएनए पोलीमरेज़ का उपयोग करके परिणामी डीएनए से पढ़ा जाता है। परिणाम एकल-फंसे आरएनए की एक लाइब्रेरी है। इसके बाद, एक चयन प्रक्रिया को अंजाम दिया जाता है: आरएनए समाधान को एक स्तंभ के माध्यम से पारित किया जाता है जिसमें तथाकथित भविष्य को "पकड़ने" के लिए रासायनिक रूप से जुड़े लक्ष्य अणुओं के साथ एक अघुलनशील वाहक होता है। aptamer, यानी आरएनए कुछ अणुओं को बांधने में सक्षम है। फिर स्तंभ को अनबाउंड आरएनए को हटाने के लिए धोया जाता है, और फिर लक्ष्य अणुओं से जुड़कर स्तंभ पर बनाए गए आरएनए को धोया जाता है (उदाहरण के लिए, स्तंभ को गर्म करके ऐसा किया जा सकता है)।

रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन का उपयोग करके पृथक आरएनए से डीएनए प्रतियां बनाई जाती हैं और उनसे साधारण डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु प्राप्त किए जाते हैं। उत्तरार्द्ध से, वांछित आरएनए एप्टामर्स को पढ़ा जा सकता है, और फिर असीमित मात्रा में पीसीआर द्वारा प्रचारित किया जा सकता है। निःसंदेह, आदर्श स्थिति में ऐसा होता है; व्यवहार में, सब कुछ अधिक जटिल हो जाता है। आमतौर पर, मूल आरएनए तैयारी में "विदेशी" अणुओं की भारी मात्रा होती है, जिससे छुटकारा पाना मुश्किल होता है। इसलिए, परिणामी आरएनए को आरएनए को अलग करने के लिए बार-बार कॉलम के माध्यम से पारित किया जाता है जो लक्ष्य अणुओं के साथ सबसे मजबूत परिसरों का निर्माण करता है।

इस विधि का उपयोग करके, हजारों अलग-अलग आरएनए एप्टामर्स प्राप्त किए गए हैं जो विभिन्न कार्बनिक यौगिकों और अणुओं के साथ विशिष्ट परिसरों का निर्माण करते हैं।

विचारित आणविक चयन योजना का उपयोग किसी भी गुण वाले अणुओं को प्राप्त करने के लिए किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, आरएनए प्राप्त किए गए जो आरएनए और प्रोटीन संश्लेषण की प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने में सक्षम थे: राइबोज में नाइट्रोजनस आधारों को जोड़ना, आरएनए श्रृंखलाओं पर सक्रिय न्यूक्लियोटाइड्स का पोलीमराइजेशन, और आरएनए में अमीनो एसिड को जोड़ना। इन अध्ययनों ने एक बार फिर पुष्टि की कि, प्रीबायोलॉजिकल विकास की स्थितियों के तहत, आरएनए अणु यादृच्छिक पॉलिमर से उत्पन्न हो सकते हैं
विशिष्ट संरचनाओं और कार्यों के साथ।

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आणविक चयन विधि में बहुत बड़ी क्षमता है। इसकी मदद से, आप आवश्यक अणुओं को खोजने की समस्याओं को हल कर सकते हैं, भले ही आपको शुरू में पता न हो कि ऐसे अणुओं की संरचना कैसे की जानी चाहिए। हालाँकि, यदि आप एक चयन प्रक्रिया के साथ आते हैं, तो उन्हें आवश्यक गुणों के सिद्धांत के अनुसार पहचाना जा सकता है, और फिर हम इस सवाल से निपट सकते हैं कि ये गुण कैसे प्राप्त किए जाते हैं। आइए हम इसे कोशिका झिल्ली से जुड़ने और उनकी पारगम्यता को नियंत्रित करने में सक्षम आरएनए को अलग करने के उदाहरण से प्रदर्शित करें।

प्राचीन राइबोसाइट्स को पर्यावरण से "पोषक तत्वों" को अवशोषित करना, चयापचय अपशिष्ट उत्पादों को हटाना और प्रजनन के दौरान विभाजित करना था।
और इन सभी प्रक्रियाओं के लिए झिल्ली पारगम्यता के नियंत्रण की आवश्यकता होती है। चूँकि हमारा मानना ​​है कि राइबोसाइट्स में आरएनए के अलावा कोई अन्य कार्यात्मक अणु नहीं थे, कुछ आरएनए ने झिल्लियों के साथ परस्पर क्रिया की होगी। हालाँकि, रासायनिक दृष्टिकोण से, वे झिल्ली पारगम्यता के नियामकों की भूमिका के लिए पूरी तरह से अनुपयुक्त हैं।

आधुनिक कोशिकाओं और लिपोसोम्स की झिल्लियाँ, जो फैटी एसिड से निर्मित होती हैं, एक नकारात्मक चार्ज रखती हैं। चूँकि आरएनए भी नकारात्मक रूप से चार्ज होता है, कूलम्ब के नियम के अनुसार उन्हें लिपिड सतह से विकर्षित किया जाना चाहिए और इसके अलावा, वे लिपिड परत में गहराई तक प्रवेश नहीं कर सकते हैं। झिल्ली की सतह के साथ न्यूक्लिक एसिड की बातचीत का एकमात्र ज्ञात तरीका दोगुना चार्ज धातु आयनों के माध्यम से है। ये सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन पुल के रूप में कार्य कर सकते हैं, जो झिल्ली की सतह पर नकारात्मक रूप से चार्ज किए गए समूहों और न्यूक्लिक एसिड के फॉस्फेट समूहों के बीच स्थित होते हैं। क्योंकि इस तरह की ब्रिजिंग इंटरैक्शन काफी कमजोर होती हैं, झिल्ली की सतह पर कई कमजोर बंधनों के कारण केवल एक बहुत बड़ा न्यूक्लिक एसिड ही झिल्ली से संपर्क कर सकता है। इसलिए छोटे दुश्मनों ने गुलिवर को कई पतली रस्सियों से जमीन पर बांध दिया।

यहीं पर आणविक चयन पद्धति ने शोधकर्ताओं की मदद की। आरएनए लाइब्रेरी से, कई अणुओं को अलग करना संभव था जो झिल्ली से बहुत सफलतापूर्वक बंधे थे, और पर्याप्त उच्च सांद्रता पर, यहां तक ​​​​कि उन्हें तोड़ भी दिया! इन आरएनए में असामान्य गुण थे। ऐसा प्रतीत होता है कि वे एक-दूसरे की मदद कर रहे हैं: विभिन्न प्रकार के अणुओं का मिश्रण एक ही प्रकार के अणुओं की तुलना में झिल्लियों से बहुत बेहतर तरीके से बंधा होता है। इन आरएनए की द्वितीयक संरचनाओं का अध्ययन करने पर सब कुछ स्पष्ट हो गया। यह पता चला कि उनमें पूरक क्षेत्रों वाले लूप शामिल हैं। इन क्षेत्रों के कारण, "झिल्ली" आरएनए सामुदायिक परिसरों का निर्माण कर सकते हैं जो झिल्ली के साथ कई संपर्क बनाने में सक्षम हैं और वह काम करते हैं जो एक एकल आरएनए अणु नहीं कर सकता है।

इस प्रजनन प्रयोग ने सुझाव दिया कि आरएनए के पास जटिल सुपरमॉलेक्यूलर कॉम्प्लेक्स बनाकर नए गुण प्राप्त करने का एक अतिरिक्त तरीका है। इस तंत्र का उपयोग विकसित हो रहे आरएनए सिस्टम को सतहों पर कॉलोनियों के रूप में बनाए रखने के लिए भी किया जा सकता है, इससे पहले कि इन सिस्टमों ने एक इन्सुलेटिंग झिल्ली हासिल कर ली हो।

"आरएनए वर्ल्ड": था, है और रहेगा!

ढेर सारे सबूत बताते हैं कि "आरएनए दुनिया" वास्तव में अस्तित्व में थी। सच है, यह पूरी तरह से स्पष्ट नहीं है कि कहां। कुछ विशेषज्ञों का मानना ​​है कि विकास के प्रारंभिक चरण पृथ्वी पर नहीं हुए थे, पहले से ही कार्यात्मक रूप से सक्रिय प्रणालियाँ जो स्थानीय परिस्थितियों के अनुकूल थीं, उन्हें पृथ्वी पर लाया गया था। हालाँकि, रसायन के साथ
और जैविक दृष्टिकोण से इससे मामले का सार नहीं बदलता है। किसी भी मामले में, यह एक रहस्य बना हुआ है कि पर्यावरण में किन प्रक्रियाओं के परिणामस्वरूप राइबोसाइट्स का निर्माण हुआ और वे किन घटकों के कारण अस्तित्व में थे। आख़िरकार, राइबोसाइट्स के जीवन के लिए आवश्यक न्यूक्लियोटाइड जटिल अणु हैं। यह कल्पना करना कठिन है कि ये पदार्थ प्रीबायोटिक संश्लेषण की स्थितियों में बन सकते हैं।

यह संभव है कि प्राचीन आरएनए आधुनिक आरएनए से काफी भिन्न थे। दुर्भाग्य से, इन प्राचीन आरएनए के निशानों का प्रयोगात्मक रूप से पता नहीं लगाया जा सकता है, हम अरबों वर्षों के समय के बारे में बात कर रहे हैं; यहाँ तक कि उस समय की चट्टानें भी बहुत पहले ही "उखड़कर रेत में तब्दील" हो गयीं थीं। इसलिए, हम केवल उन प्रक्रियाओं के प्रायोगिक मॉडलिंग के बारे में बात कर सकते हैं जो आणविक विकास के शुरुआती चरणों में हो सकती हैं।

"आरएनए दुनिया" से आधुनिक दुनिया में संक्रमण क्यों हुआ? प्रोटीन, जिनमें आरएनए की तुलना में रासायनिक समूहों की एक बड़ी श्रृंखला होती है, बेहतर उत्प्रेरक और संरचनात्मक तत्व होते हैं। जाहिर है, कुछ प्राचीन आरएनए ने प्रोटीन अणुओं को "उपकरण" के रूप में उपयोग करना शुरू कर दिया। ऐसे आरएनए, जो अपने उद्देश्यों के लिए पर्यावरण से उपयोगी अणुओं को संश्लेषित करने में भी सक्षम थे, को प्रजनन में लाभ प्राप्त हुआ। उपयुक्त एप्टामर्स और राइबोजाइम को स्वाभाविक रूप से चुना गया था।
और फिर विकास ने अपना काम किया: अनुवाद तंत्र का उदय हुआ, और धीरे-धीरे उत्प्रेरण की जिम्मेदारी प्रोटीन पर आ गई। उपकरण इतने सुविधाजनक साबित हुए कि उन्होंने अपने "मालिकों" को गतिविधि के कई क्षेत्रों से बाहर कर दिया।

पाठक को यह पूछने का अधिकार है: जब प्राचीन "आरएनए दुनिया" गायब हो गई है, तो आरएनए के विकास का अध्ययन करना क्यों आवश्यक है? क्या यह वास्तव में केवल "शुद्ध कला" के लिए, कट्टर शोधकर्ताओं के हितों को संतुष्ट करने के लिए है? हालाँकि, अतीत को जाने बिना वर्तमान को समझना असंभव है। आरएनए के विकास और क्षमताओं का अध्ययन आधुनिक जीवित कोशिकाओं में होने वाली प्रक्रियाओं की खोज के लिए नई दिशाएं सुझा सकता है। उदाहरण के लिए, हाल ही में, डबल-स्ट्रैंडेड आरएनए से जुड़ी जीन गतिविधि को विनियमित करने के लिए शक्तिशाली प्रणालियों की खोज की गई, जिनकी मदद से कोशिका खुद को वायरल संक्रमण से बचाती है। इस प्राचीन सेलुलर रक्षा प्रणाली को जल्द ही चिकित्सा में अनुप्रयोग मिलने की संभावना है।

इसलिए, यह आश्चर्य की बात नहीं है कि हमारे समय में, न्यूक्लिक एसिड अनुसंधान आणविक जीव विज्ञान में सबसे गर्म स्थानों में से एक बना हुआ है। आरएनए के अद्वितीय गुणों के कारण, इनका उपयोग चिकित्सा और प्रौद्योगिकी में तेजी से किया जा रहा है। अनादि काल में उत्पन्न हुआ "आरएनए संसार" न केवल अदृश्य रूप से अस्तित्व में रहेगा
हमारी कोशिकाओं में, बल्कि नई जैव प्रौद्योगिकी के रूप में पुनर्जन्म भी होना है।

संपादक इंस्टीट्यूट ऑफ केमिकल बायोलॉजी एंड फंडामेंटल मेडिसिन के कर्मचारियों को धन्यवाद देते हैं
एसबी आरएएस के.के.एच. एन। वी. वी. कोवल्या, पीएच.डी. एन। एस.डी.मायज़िन और के.एच. एन। लेख तैयार करने में सहायता के लिए ए. ए. बोंदर

जीवन की कोई सर्वमान्य परिभाषा नहीं है। हम केवल एक ही जीवन को जानते हैं - सांसारिक जीवन, और हम नहीं जानते कि इसके कौन से गुण सामान्य रूप से किसी भी जीवन के लिए अनिवार्य हैं। ऐसे दो गुण माने जा सकते हैं। यह, सबसे पहले, वंशानुगत जानकारी की उपस्थिति है, और दूसरी बात, स्व-रखरखाव और प्रजनन के उद्देश्य से कार्यों का सक्रिय कार्यान्वयन, साथ ही इस सभी कार्य को करने के लिए आवश्यक ऊर्जा प्राप्त करना।

पृथ्वी पर सभी जीवन जटिल कार्बनिक यौगिकों के तीन वर्गों की मदद से इन कार्यों का सामना करते हैं: डीएनए, आरएनए और प्रोटीन। डीएनए ने पहला कार्य किया - वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करना। प्रोटीन दूसरे के लिए ज़िम्मेदार हैं: वे सभी प्रकार के सक्रिय "कार्य" करते हैं। उनका श्रम विभाजन बहुत सख्त है।

पदार्थों के तीसरे वर्ग के अणु - आरएनए - डीएनए और प्रोटीन के बीच मध्यस्थ के रूप में कार्य करते हैं, जो वंशानुगत जानकारी को पढ़ना सुनिश्चित करते हैं। आरएनए की मदद से डीएनए अणु में लिखे "निर्देशों" के अनुसार प्रोटीन का संश्लेषण किया जाता है। आरएनए द्वारा निष्पादित कुछ कार्य प्रोटीन के समान होते हैं (आनुवंशिक कोड को पढ़ने और प्रोटीन को संश्लेषित करने के लिए सक्रिय रूप से काम करते हैं), अन्य डीएनए के कार्यों (सूचना को संग्रहीत करना और प्रसारित करना) के समान होते हैं। और आरएनए यह सब अकेले नहीं, बल्कि प्रोटीन की सक्रिय सहायता से करता है। पहली नज़र में, आरएनए "तीसरे पहिये" जैसा लगता है। सिद्धांत रूप में, ऐसे जीव की कल्पना करना मुश्किल नहीं है जिसमें बिल्कुल भी आरएनए नहीं है, और इसके सभी कार्य डीएनए और प्रोटीन के बीच विभाजित हैं। सच है, ऐसे जीव प्रकृति में मौजूद नहीं हैं।

तीन अणुओं में से कौन सा सबसे पहले प्रकट हुआ? कुछ वैज्ञानिकों ने कहा: बेशक, प्रोटीन, क्योंकि वे एक जीवित कोशिका में सभी काम करते हैं, उनके बिना जीवन असंभव है। उन पर आपत्ति जताई गई: प्रोटीन वंशानुगत जानकारी संग्रहीत नहीं कर सकते, और इसके बिना, जीवन और भी असंभव है! तो डीएनए पहले आया!

स्थिति अघुलनशील लग रही थी: प्रोटीन के बिना डीएनए किसी काम का नहीं, डीएनए के बिना प्रोटीन बेकार। यह पता चला कि उन्हें एक ही समय में एक साथ उपस्थित होना था, और इसकी कल्पना करना कठिन है। इन विवादों में "अतिरिक्त" आरएनए को लगभग भुला दिया गया था।

फिर, हालांकि, यह पता चला कि कई वायरस वंशानुगत जानकारी को आरएनए अणुओं के रूप में संग्रहीत करते हैं, डीएनए के रूप में नहीं। लेकिन इसे एक जिज्ञासा, एक अपवाद माना गया। 20वीं सदी के 80 के दशक में एक क्रांति हुई, जब राइबोजाइम की खोज की गई - उत्प्रेरक गुणों वाले आरएनए अणु। राइबोजाइम आरएनए हैं जो सक्रिय कार्य करते हैं, यानी कि प्रोटीन को क्या करना चाहिए।

परिणामस्वरूप, आरएनए "लगभग अनावश्यक" से "लगभग आवश्यक" हो गया। यह पता चला कि वह, और केवल वह, दोनों मुख्य जीवन कार्य एक साथ कर सकती हैं - जानकारी संग्रहीत करना और सक्रिय कार्य करना। यह स्पष्ट हो गया कि एक पूर्ण जीवित जीव संभव है, जिसमें न तो प्रोटीन होता है और न ही डीएनए, जिसमें सभी कार्य केवल आरएनए अणुओं द्वारा किए जाते हैं। बेशक, डीएनए जानकारी संग्रहीत करने में बेहतर है, और प्रोटीन "काम करने" में बेहतर हैं, लेकिन ये विवरण हैं। आरएनए जीव बाद में प्रोटीन और डीएनए प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन शुरू में उनके बिना ही काम चल जाता है।

इस प्रकार आरएनए विश्व सिद्धांत सामने आया, जिसके अनुसार पहले जीवित प्राणी बिना प्रोटीन या डीएनए के आरएनए जीव थे। और भविष्य के आरएनए जीव का पहला प्रोटोटाइप स्व-प्रतिकृति आरएनए अणुओं - राइबोजाइम द्वारा गठित एक ऑटोकैटलिटिक चक्र हो सकता है, जो अपनी स्वयं की प्रतियों के संश्लेषण को उत्प्रेरित करने में सक्षम है।

व्यक्तिगत रूप से, मैं आरएनए विश्व सिद्धांत को जीव विज्ञान में सैद्धांतिक विचार की सबसे उत्कृष्ट उपलब्धियों में से एक मानता हूं। सच कहें तो हम इस बारे में पहले ही सोच सकते थे. आख़िरकार, बीसवीं सदी के 60 के दशक से दो प्रकार के राइबोज़ाइम ज्ञात हैं, हालाँकि तब उन्हें राइबोज़ाइम नहीं कहा जाता था। ये राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए) हैं, जिनसे अनुवाद (प्रोटीन संश्लेषण) के लिए आणविक "मशीनें" - राइबोसोम - बनते हैं, और आरएनए (टीआरएनए) स्थानांतरित करते हैं, जो अनुवाद के दौरान राइबोसोम में आवश्यक अमीनो एसिड लाते हैं।

आरएनए दुनिया का सिद्धांत, जो शुरू में पूरी तरह से काल्पनिक था, प्रायोगिक डेटा के साथ जल्दी ही "बढ़ गया" है। रसायनज्ञों ने लगभग किसी भी वांछित विशेषता वाले राइबोजाइम का उत्पादन करना सीख लिया है। यह इस प्रकार किया गया है. उदाहरण के लिए, हम एक आरएनए अणु बनाना चाहते हैं जो पदार्थ एक्स को सटीक रूप से पहचान सके और उससे जुड़ सके। ऐसा करने के लिए, बड़ी संख्या में विभिन्न आरएनए श्रृंखलाओं को संश्लेषित किया जाता है, जो राइबोन्यूक्लियोटाइड्स को यादृच्छिक क्रम में एक दूसरे से जोड़ते हैं। आरएनए अणुओं के परिणामी मिश्रण वाले एक घोल को पदार्थ एक्स से लेपित सतह पर डाला जाता है। इसके बाद, जो कुछ बचा है वह उन आरएनए अणुओं का चयन करना और उनकी जांच करना है जो सतह से चिपक गए हैं। तकनीक सरल है, लेकिन यह वास्तव में काम करती है। राइबोजाइम जो न्यूक्लियोटाइड के संश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं, अमीनो एसिड को आरएनए से जोड़ते हैं, और कई अन्य जैव रासायनिक कार्य करते हैं, लगभग इसी तरह से प्राप्त होते हैं।

आरएनए दुनिया पृथ्वी पर जीवन के उद्भव में एक काल्पनिक चरण है, जब राइबोन्यूक्लिक एसिड अणुओं के समूह ने आनुवंशिक जानकारी संग्रहीत करने और रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित करने दोनों का कार्य किया। इसके बाद, उनके जुड़ाव से, आधुनिक डीएनए-आरएनए-प्रोटीन जीवन उत्पन्न हुआ, जो बाहरी वातावरण से एक झिल्ली द्वारा अलग किया गया था। आरएनए दुनिया का विचार सबसे पहले 1968 में कार्ल वोइस द्वारा प्रस्तावित किया गया था, बाद में लेस्ली ऑर्गेल द्वारा विकसित किया गया और अंततः 1986 में वाल्टर गिल्बर्ट द्वारा तैयार किया गया।

सारांश

जीवित जीवों में, लगभग सभी प्रक्रियाएँ मुख्य रूप से प्रोटीन एंजाइमों के कारण होती हैं। हालाँकि, प्रोटीन स्व-प्रतिकृति नहीं कर सकते हैं और डीएनए में मौजूद जानकारी के आधार पर कोशिका में नए सिरे से संश्लेषित होते हैं। लेकिन डीएनए दोहरीकरण केवल प्रोटीन और आरएनए की भागीदारी के कारण होता है। एक दुष्चक्र बनता है, जिसके कारण, जीवन की सहज पीढ़ी के सिद्धांत के ढांचे के भीतर, न केवल अणुओं के दोनों वर्गों के एबोजेनिक संश्लेषण के अत्यधिक महत्व को पहचानना आवश्यक था, बल्कि एक जटिल के सहज उद्भव भी उनके अंतर्संबंध की प्रणाली.

1980 के दशक की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका में टी. चेक और एस. ऑल्टमैन की प्रयोगशाला में आरएनए की उत्प्रेरक क्षमता की खोज की गई थी। एंजाइमों के अनुरूप, आरएनए उत्प्रेरक को राइबोजाइम कहा जाता था, और थॉमस चेक को उनकी खोज के लिए 1989 में रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इसके अलावा, यह पता चला कि राइबोसोम के सक्रिय केंद्र में बड़ी मात्रा में आरआरएनए होता है। आरएनए डबल स्ट्रैंड बनाने और स्व-प्रतिकृति बनाने में भी सक्षम है।

हालाँकि, आरएनए पूरी तरह से स्वायत्त रूप से मौजूद हो सकता है, "चयापचय" प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकता है, उदाहरण के लिए, नए राइबोन्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण और स्व-प्रजनन, "पीढ़ी" से "पीढ़ी" तक उत्प्रेरक गुणों को बनाए रखना। यादृच्छिक उत्परिवर्तनों के संचय से आरएनए की उपस्थिति हुई जो कुछ प्रोटीनों के संश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं, जो अधिक प्रभावी उत्प्रेरक हैं, और इसलिए ये उत्परिवर्तन प्राकृतिक चयन के दौरान तय किए गए थे। दूसरी ओर, आनुवंशिक जानकारी - डीएनए - के विशेष भंडार उभरे। आरएनए उनके बीच मध्यस्थ के रूप में रहा।

आधुनिक दुनिया में आरएनए की भूमिका

आरएनए दुनिया के निशान आधुनिक जीवित कोशिकाओं में रहते हैं, और आरएनए कोशिका जीवन की महत्वपूर्ण प्रक्रियाओं में शामिल है:

1) कोशिकाओं में ऊर्जा का मुख्य वाहक - एटीपी - एक राइबोन्यूक्लियोटाइड है, न कि डीऑक्सीराइबोन्यूक्लियोटाइड।

2) प्रोटीन जैवसंश्लेषण लगभग पूरी तरह से विभिन्न प्रकार के आरएनए का उपयोग करके किया जाता है:

· मैसेंजर आरएनए राइबोसोम में प्रोटीन संश्लेषण के लिए टेम्पलेट हैं;

· स्थानांतरण आरएनए राइबोसोम में अमीनो एसिड पहुंचाता है और आनुवंशिक कोड लागू करता है;

· राइबोसोमल आरएनए राइबोसोम के सक्रिय केंद्र का गठन करता है, जो अमीनो एसिड के बीच पेप्टाइड बांड के गठन को उत्प्रेरित करता है।

3) डीएनए प्रतिकृति के लिए आरएनए भी महत्वपूर्ण है:

· डीएनए दोहराव की प्रक्रिया शुरू करने के लिए, एक आरएनए प्राइमर (प्राइमर) की आवश्यकता होती है;

· डीएनए के अंतहीन दोहरीकरण के लिए, हेफ्लिक सीमा तक सीमित नहीं, यूकेरियोटिक कोशिकाओं में क्रोमोसोम (टेलोमेरेस) के टर्मिनल अनुभागों को एंजाइम टेलोमेरेज़ द्वारा लगातार बहाल किया जाता है, जिसमें एक आरएनए टेम्पलेट शामिल होता है।

4) रिवर्स ट्रांसक्रिप्शन की प्रक्रिया में, आरएनए से जानकारी डीएनए में फिर से लिखी जाती है।

5) आरएनए परिपक्वता की प्रक्रिया के दौरान, विभिन्न आरएनए जो प्रोटीन को कोड नहीं करते हैं, का उपयोग किया जाता है, जिसमें छोटे परमाणु आरएनए और छोटे न्यूक्लियर आरएनए शामिल हैं।

वहीं, कई वायरस अपनी आनुवंशिक सामग्री को आरएनए के रूप में संग्रहीत करते हैं और इसकी प्रतिकृति के लिए संक्रमित कोशिका को आरएनए-निर्भर आरएनए पोलीमरेज़ की आपूर्ति करते हैं।

एबियोजेनिक आरएनए संश्लेषण

सरल यौगिकों से आरएनए के एबोजेनिक संश्लेषण को प्रयोगात्मक रूप से पूरी तरह से प्रदर्शित नहीं किया गया है। 1975 में, ईजेन की प्रयोगशाला में मैनफ्रेड सैम्पर और रुडिगर लुईस ने प्रदर्शित किया कि ऐसे मिश्रण में जिसमें बिल्कुल भी आरएनए नहीं है, लेकिन केवल न्यूक्लियोटाइड और क्यूβ प्रतिकृति है, स्व-प्रतिकृति आरएनए कुछ शर्तों के तहत अनायास उत्पन्न हो सकता है।

2009 में, जॉन सदरलैंड के नेतृत्व में मैनचेस्टर विश्वविद्यालय के वैज्ञानिकों का एक समूह उच्च दक्षता और प्रतिक्रिया परिणाम के समेकन की डिग्री (साथ ही अंतिम संचय की संभावना) के साथ यूरिडीन और साइटिडीन को संश्लेषित करने की संभावना प्रदर्शित करने में कामयाब रहा। उत्पाद) प्रारंभिक पृथ्वी की परिस्थितियों में। साथ ही, हालांकि प्यूरीन बेस के एबोजेनिक संश्लेषण को काफी समय पहले प्रदर्शित किया गया है (विशेष रूप से, एडेनिन हाइड्रोसायनिक एसिड का एक पेंटामर है), एडेनोसिन और गुआनोसिन के मुक्त राइबोज के साथ उनका ग्लाइकोसिलेशन अब तक केवल एक में दिखाया गया है अप्रभावी ढंग.

आरएनए का विकास

आरएनए अणुओं की विकसित होने की क्षमता को कई प्रयोगों में स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया गया है। आरएनए की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज से पहले भी, कैलिफ़ोर्निया में लेस्ली ऑर्गेल और उनके सहयोगियों द्वारा ऐसे प्रयोग किए गए थे। एक जहर, एथिडियम ब्रोमाइड, जो आरएनए संश्लेषण को रोकता है, आरएनए के साथ टेस्ट ट्यूब में जोड़ा गया था। सबसे पहले, जहर के कारण संश्लेषण की दर धीमी हो गई थी, लेकिन विकास की लगभग नौ "टेस्ट ट्यूब पीढ़ियों" के बाद, प्राकृतिक चयन की प्रक्रिया के माध्यम से जहर के प्रति प्रतिरोधी आरएनए की एक नई नस्ल विकसित की गई थी। ज़हर की खुराक को क्रमिक रूप से दोगुना करके, आरएनए की एक नस्ल विकसित की गई जो बहुत उच्च सांद्रता के लिए प्रतिरोधी थी। कुल मिलाकर, प्रयोग में 100 टेस्ट ट्यूब पीढ़ियाँ बदल गईं (और कई और आरएनए पीढ़ियाँ, क्योंकि प्रत्येक टेस्ट ट्यूब के अंदर पीढ़ियाँ भी बदल गईं)। हालाँकि इस प्रयोग में आरएनए प्रतिकृति को स्वयं प्रयोगकर्ताओं द्वारा समाधान में जोड़ा गया था, ऑर्गेल ने पाया कि आरएनए एक एंजाइम को शामिल किए बिना भी सहज स्व-प्रतिलिपि बनाने में सक्षम है, हालांकि बहुत धीरे-धीरे।

बाद में मैनफ्रेड यूजेन के जर्मन स्कूल की प्रयोगशाला में एक अतिरिक्त प्रयोग किया गया। उन्होंने एक सब्सट्रेट और आरएनए प्रतिकृति के साथ एक टेस्ट ट्यूब में एक आरएनए अणु की सहज पीढ़ी की खोज की। इसका निर्माण धीरे-धीरे बढ़ते विकास से हुआ।

आरएनए (राइबोजाइम) की उत्प्रेरक गतिविधि की खोज के बाद, 2008 में कैलिफोर्निया में स्क्रिप्स रिसर्च इंस्टीट्यूट में ब्रायन पेगेल और गेराल्ड जॉयस के प्रयोगों में एक स्वचालित, कंप्यूटर-नियंत्रित डिवाइस में उनका विकास देखा गया था। चयन दबाव की भूमिका निभाने वाला कारक सीमित सब्सट्रेट था, जिसमें ऑलिगोन्यूक्लियोटाइड्स शामिल थे जिन्हें राइबोजाइम ने पहचाना और खुद से जोड़ा, और आरएनए और डीएनए के संश्लेषण के लिए न्यूक्लियोटाइड्स शामिल थे। प्रतियों के निर्माण के दौरान, कभी-कभी दोष उत्पन्न होते थे - उत्परिवर्तन - उनकी उत्प्रेरक गतिविधि को प्रभावित करते थे (प्रक्रिया को तेज करने के लिए, मिश्रण को "अशुद्ध" पोलीमरेज़ का उपयोग करके पोलीमरेज़ श्रृंखला प्रतिक्रिया का उपयोग करके कई बार उत्परिवर्तित किया गया था)। अणुओं का चयन इस आधार पर हुआ: जिन अणुओं ने सबसे तेजी से नकल की वे पर्यावरण में हावी होने लगे। इसके बाद, मिश्रण का 90% हटा दिया गया, और इसके बजाय सब्सट्रेट और एंजाइमों के साथ एक ताजा मिश्रण जोड़ा गया, और चक्र फिर से दोहराया गया। केवल 11 उत्परिवर्तन के कारण 3 दिनों में अणुओं की उत्प्रेरक गतिविधि 90 गुना बढ़ गई।

ये प्रयोग साबित करते हैं कि पहले आरएनए अणुओं में पर्याप्त उत्प्रेरक गुणों की आवश्यकता नहीं थी। Οʜᴎ बाद में प्राकृतिक चयन के प्रभाव में विकास के दौरान विकसित हुआ।

2009 में, मॉन्ट्रियल विश्वविद्यालय के कनाडाई जैव रसायनज्ञ के. बोकोव और एस. स्टाइनबर्ग ने जीवाणु एस्चेरिचिया कोली के राइबोसोम के मुख्य घटक, 23S rRNA अणु का अध्ययन करके दिखाया कि प्रोटीन संश्लेषण का तंत्र अपेक्षाकृत छोटे से कैसे विकसित हो सकता है और सरल राइबोजाइम. अणु को 60 अपेक्षाकृत स्वतंत्र संरचनात्मक ब्लॉकों में विभाजित किया गया था, जिनमें से मुख्य उत्प्रेरक केंद्र (पेप्टिडाइल-ट्रांसफरेज़ केंद्र, पीटीसी, पेप्टिडाइल-ट्रांसफरेज़ केंद्र) है, जो ट्रांसपेप्टिडेशन (पेप्टाइड बॉन्ड के गठन) के लिए जिम्मेदार है। यह दिखाया गया कि इन सभी ब्लॉकों को अणु से उसके शेष भाग को नष्ट किए बिना क्रमिक रूप से अलग किया जा सकता है जब तक कि केवल ट्रांसपेप्टिडेशन केंद्र न रह जाए।
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हालाँकि, यह ट्रांसपेप्टिडेशन को उत्प्रेरित करने की क्षमता बरकरार रखता है। यदि किसी अणु के ब्लॉकों के बीच प्रत्येक बंधन को उस ब्लॉक से निर्देशित एक तीर के रूप में दर्शाया जाता है जो नष्ट होने वाले ब्लॉक से अलग होने पर नष्ट नहीं होता है, तो ऐसे तीर एक भी बंद रिंग नहीं बनाते हैं। यदि कनेक्शन की दिशा यादृच्छिक होती, तो इसकी संभावना एक अरब में एक से भी कम होती। नतीजतन, कनेक्शन की यह प्रकृति अणु के विकास के दौरान ब्लॉकों के क्रमिक जोड़ के अनुक्रम को दर्शाती है, जिसे शोधकर्ता विस्तार से पुनर्निर्माण करने में सक्षम थे। हालाँकि, जीवन की उत्पत्ति एक अपेक्षाकृत सरल राइबोजाइम हो सकती है - 23एस आरआरएनए अणु का पीटीसी केंद्र, जिसमें फिर नए ब्लॉक जोड़े गए, जिससे प्रोटीन संश्लेषण की प्रक्रिया में सुधार हुआ। पीटीसी में स्वयं दो सममित ब्लेड होते हैं, जिनमें से प्रत्येक एक टीआरएनए अणु की सीसीए "पूंछ रखता है। यह माना जाता है कि यह संरचना एक मूल ब्लेड के दोहराव (दोहरीकरण) के परिणामस्वरूप उत्पन्न हुई है। कार्यात्मक आरएनए (राइबोजाइम) उत्प्रेरित करने में सक्षम हैं ट्रांसपेप्टिडेशन कृत्रिम विकास की विधि का उपयोग करके प्राप्त किया गया था। इन कृत्रिम रूप से प्राप्त राइबोजाइम की संरचना प्रोटोरिबोसोम की संरचना के बहुत करीब है जिसे लेखकों ने "गणना" की है।

आरएनए दुनिया में वस्तुओं के गुण

स्व-प्रतिकृति आरएनए प्रणालियाँ कैसी दिखती थीं, इसके बारे में अलग-अलग धारणाएँ हैं। अक्सर, आरएनए एकत्रीकरण झिल्ली या खनिजों की सतह पर और ढीली चट्टानों के छिद्र स्थान में आरएनए की नियुक्ति का अत्यधिक महत्व माना जाता है। 1990 के दशक में, ए. बी. चेतवेरिन और उनके सहयोगियों ने प्रतिकृति की स्थिति निर्मित होने पर जैल और ठोस सब्सट्रेट्स पर आणविक उपनिवेश बनाने के लिए आरएनए की क्षमता का प्रदर्शन किया। अणुओं का मुक्त आदान-प्रदान था, जो टकराव के दौरान वर्गों का आदान-प्रदान कर सकता था, जैसा प्रयोगात्मक रूप से दिखाया गया था। इसके कारण उपनिवेशों का पूरा समूह तेजी से विकसित हुआ।

प्रोटीन संश्लेषण के उद्भव के बाद, एंजाइम बनाने में सक्षम उपनिवेश अधिक सफलतापूर्वक विकसित हुए। उपनिवेश और भी अधिक सफल हो गए, उन्होंने डीएनए में जानकारी संग्रहीत करने के लिए एक अधिक विश्वसनीय तंत्र का गठन किया और अंततः, एक लिपिड झिल्ली द्वारा बाहरी दुनिया से अलग हो गए, जिसने उनके अणुओं के फैलाव को रोक दिया।

प्री-आरएनए संसार

बायोकेमिस्ट आर. शापिरो आरएनए विश्व परिकल्पना की आलोचना करते हैं, उनका मानना ​​है कि उत्प्रेरक गुणों के साथ आरएनए के सहज उद्भव की संभावना बहुत कम है। परिकल्पना के बजाय "शुरुआत में आरएनए था," वह परिकल्पना का प्रस्ताव करता है "शुरुआत में चयापचय था," यानी, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिसरों का उद्भव - चयापचय चक्रों के अनुरूप - कम आणविक यौगिकों की भागीदारी के साथ डिब्बों के अंदर घटित होना - स्थानिक रूप से स्वतः निर्मित झिल्लियों या अन्य चरण सीमाओं - क्षेत्रों द्वारा सीमित। यह अवधारणा 1924 में ए.आई. द्वारा प्रस्तावित एबियोजेनेसिस की कोएसर्वेट परिकल्पना के करीब है।

एबोजेनिक आरएनए संश्लेषण की एक और परिकल्पना, जिसे आरएनए संश्लेषण की कम अनुमानित संभावना की समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, पॉलीएरोमैटिक हाइड्रोकार्बन विश्व परिकल्पना है, जो 2004 में प्रस्तावित है और पॉलीएरोमैटिक रिंगों के ढेर के आधार पर आरएनए अणुओं के संश्लेषण का सुझाव देती है।

वास्तव में, "प्री-आरएनए दुनिया" की दोनों परिकल्पनाएं आरएनए दुनिया की परिकल्पना को अस्वीकार नहीं करती हैं, बल्कि इसे संशोधित करती हैं, प्राथमिक चयापचय डिब्बों में या सहयोगियों की सतह पर आरएनए मैक्रोमोलेक्यूल्स की प्रतिकृति के प्रारंभिक संश्लेषण को दर्शाती हैं, जो "आरएनए" को आगे बढ़ाती हैं। विश्व” जीवोत्पत्ति के दूसरे चरण में।

रूसी विज्ञान अकादमी के शिक्षाविद ए.एस. स्पिरिन का मानना ​​है कि आरएनए दुनिया पृथ्वी पर प्रकट और अस्तित्व में नहीं हो सकती है, और आरएनए दुनिया की अलौकिक (मुख्य रूप से धूमकेतु पर) उत्पत्ति और विकास की संभावना पर विचार कर रही है।

जैविक विज्ञान के उम्मीदवार एस ग्रिगोरोविच।

इतिहास के शुरुआती दौर में, जब मनुष्य ने तर्क और इसके साथ अमूर्त रूप से सोचने की क्षमता हासिल कर ली, तो वह हर चीज़ को समझाने की एक अप्रतिरोध्य आवश्यकता का बंदी बन गया। सूर्य और चंद्रमा क्यों चमकते हैं? नदियाँ क्यों बहती हैं? दुनिया कैसे चलती है? निस्संदेह, सबसे महत्वपूर्ण में से एक जीवन के सार का प्रश्न था। जीवित और बढ़ते हुए तथा मृत और गतिहीन के बीच का तीव्र अंतर इतना प्रभावशाली था कि उसे नज़रअंदाज नहीं किया जा सकता था।

1892 में डी. इवानोव्स्की द्वारा वर्णित पहला वायरस तंबाकू मोज़ेक वायरस था। इस खोज के लिए धन्यवाद, यह स्पष्ट हो गया कि कोशिका से भी अधिक आदिम जीवित प्राणी हैं।

रूसी सूक्ष्म जीवविज्ञानी डी. आई. इवानोव्स्की (1864-1920), वायरोलॉजी के संस्थापक।

1924 में, ए. आई. ओपरिन (1894-1980) ने सुझाव दिया कि युवा पृथ्वी के वातावरण में, जिसमें हाइड्रोजन, मीथेन, अमोनिया, कार्बन डाइऑक्साइड और जल वाष्प शामिल हैं, अमीनो एसिड को संश्लेषित किया जा सकता है, जो बाद में स्वचालित रूप से प्रोटीन में संयुक्त हो जाता है।

अमेरिकी जीवविज्ञानी ओसवाल्ड एवरी ने बैक्टीरिया के साथ प्रयोगों में स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि यह न्यूक्लिक एसिड हैं जो वंशानुगत गुणों के संचरण के लिए जिम्मेदार हैं।

आरएनए और डीएनए की तुलनात्मक संरचना।

प्रोटोजोआ जीव टेट्राहिमेना के राइबोजाइम की द्वि-आयामी स्थानिक संरचना।

प्रोटीन संश्लेषण के लिए एक आणविक मशीन, राइबोसोम का योजनाबद्ध प्रतिनिधित्व।

"इन विट्रो में विकास" (सेलेक्स विधि) की प्रक्रिया की योजना।

लुई पाश्चर (1822-1895) ने सबसे पहले यह पता लगाया था कि एक ही पदार्थ - टार्टरिक एसिड - के क्रिस्टल में दो दर्पण-सममित स्थानिक विन्यास हो सकते हैं।

1950 के दशक की शुरुआत में, शिकागो विश्वविद्यालय (यूएसए) के स्टेनली मिलर ने रासायनिक प्रतिक्रियाओं का अनुकरण करने वाला पहला प्रयोग किया जो एक युवा पृथ्वी की परिस्थितियों में हो सकता था।

चिरल अणु, जैसे अमीनो एसिड, बाएँ और दाएँ हाथ की तरह दर्पण सममित होते हैं। शब्द "चिरैलिटी" स्वयं ग्रीक शब्द "चिरोस" - हाथ से आया है।

आरएनए दुनिया का सिद्धांत.

विज्ञान और जीवन // चित्रण

इतिहास के हर चरण में, लोगों ने हमारे ग्रह पर जीवन की उपस्थिति की पहेली का समाधान पेश किया। पूर्वजों, जो "विज्ञान" शब्द को नहीं जानते थे, ने अज्ञात के लिए एक सरल और सुलभ स्पष्टीकरण पाया: "जो कुछ भी आसपास है वह एक बार किसी के द्वारा बनाया गया था।" इस प्रकार देवता प्रकट हुए।

मिस्र, चीन, फिर आधुनिक विज्ञान के उद्गम स्थल ग्रीस में प्राचीन सभ्यताओं के जन्म के समय से लेकर मध्य युग तक, दुनिया को समझने का मुख्य तरीका "अधिकारियों" की टिप्पणियां और राय थीं। लगातार अवलोकनों से स्पष्ट रूप से संकेत मिलता है कि जीवित चीजें, कुछ परिस्थितियों में, निर्जीव चीजों से निकलती हैं: दलदली मिट्टी से मच्छर और मगरमच्छ, सड़ते भोजन से मक्खियाँ, और गेहूं के साथ छिड़के गंदे कपड़े धोने से चूहे। केवल एक निश्चित तापमान और आर्द्रता बनाए रखना महत्वपूर्ण है।

मध्य युग के यूरोपीय "वैज्ञानिकों" ने, दुनिया के निर्माण के बारे में धार्मिक हठधर्मिता और दैवीय योजनाओं की समझ से बाहर होने पर भरोसा करते हुए, केवल बाइबिल और धार्मिक ग्रंथों के ढांचे के भीतर जीवन की उत्पत्ति के बारे में बहस करना संभव माना। ईश्वर ने जो बनाया है उसका सार समझा नहीं जा सकता है, लेकिन इसे केवल पवित्र ग्रंथों से जानकारी का उपयोग करके या दिव्य प्रेरणा के प्रभाव में "स्पष्ट" किया जा सकता है। उस समय परिकल्पनाओं का परीक्षण करना बुरा व्यवहार माना जाता था, और पवित्र चर्च की राय पर सवाल उठाने का कोई भी प्रयास एक अप्रिय मामला, विधर्म और अपवित्रता माना जाता था।

जीवन का ज्ञान समय को चिन्हित कर रहा था। दो हजार वर्षों तक प्राचीन ग्रीस के दार्शनिकों की उपलब्धियाँ वैज्ञानिक चिंतन का शिखर बनी रहीं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण प्लेटो (428/427 - 347 ईसा पूर्व) और उनके छात्र अरस्तू (384 - 322 ईसा पूर्व) थे। अन्य बातों के अलावा, प्लेटो ने प्रारंभिक रूप से निर्जीव पदार्थ में एक अमर अभौतिक आत्मा - "मानस" - डालकर उसे सजीव करने का विचार प्रस्तावित किया। इस प्रकार निर्जीव वस्तुओं से जीवित वस्तुओं की सहज उत्पत्ति का सिद्धांत सामने आया।

विज्ञान के लिए महान शब्द, "प्रयोग", पुनर्जागरण के साथ आया। किसी व्यक्ति को प्राचीन वैज्ञानिकों के आधिकारिक बयानों की अपरिवर्तनीयता पर संदेह करने का निर्णय लेने में दो हजार साल लग गए। हमें ज्ञात पहले साहसी लोगों में से एक इतालवी डॉक्टर फ्रांसिस्को रेडी (1626 - 1698) थे। उन्होंने एक बेहद सरल लेकिन प्रभावी प्रयोग किया: उन्होंने मांस के एक टुकड़े को कई बर्तनों में रखा, उनमें से कुछ को मोटे कपड़े से ढक दिया, कुछ को धुंध से ढक दिया, और कुछ को खुला छोड़ दिया। तथ्य यह है कि मक्खी के लार्वा केवल खुले बर्तनों में विकसित होते हैं (जिन पर मक्खियाँ उतर सकती हैं), लेकिन बंद बर्तनों में नहीं (जिनमें अभी भी हवा तक पहुंच थी), प्लेटो और अरस्तू के समर्थकों की एक अतुलनीय जीवन शक्ति के बारे में मान्यताओं का खंडन करता है। वायु और निर्जीव पदार्थ को सजीव पदार्थ में बदलना।

इस और इसी तरह के प्रयोगों ने वैज्ञानिकों के दो समूहों: जीवनवादियों और यांत्रिकी के बीच भयंकर लड़ाई की अवधि की शुरुआत को चिह्नित किया। विवाद का सार यह सवाल था: "क्या जीवित चीजों की कार्यप्रणाली (और उपस्थिति) को भौतिक कानूनों द्वारा समझाया जा सकता है जो निर्जीव पदार्थ पर भी लागू होते हैं?" जीवनवादियों ने नकारात्मक प्रतिक्रिया व्यक्त की। "एक कोशिका एक कोशिका से ही होती है, हर जीवित चीज़ एक जीवित चीज़ से ही होती है!" 19वीं शताब्दी के मध्य में सामने रखी गई यह स्थिति जीवनवाद का बैनर बन गई। इस विवाद में सबसे विरोधाभासी बात यह है कि आज भी, हमारे शरीर को बनाने वाले परमाणुओं और अणुओं की "निर्जीव" प्रकृति के बारे में जानने और आमतौर पर यंत्रवत दृष्टिकोण से सहमत होने के बावजूद, वैज्ञानिकों के पास इसकी संभावना की प्रयोगात्मक पुष्टि नहीं है। निर्जीव पदार्थ से कोशिकीय जीवन का उद्भव। जीवित जीवों के बाहर मौजूद "अकार्बनिक" "भागों" से सबसे आदिम कोशिका को भी "बनाने" में अभी तक कोई भी सफल नहीं हुआ है। इसका मतलब यह है कि इस युगांतरकारी विवाद का अंतिम बिंदु अभी तय नहीं हो सका है।

तो फिर पृथ्वी पर जीवन की उत्पत्ति कैसे हो सकती है? यांत्रिकी के पदों को साझा करते हुए, निस्संदेह, यह कल्पना करना सबसे आसान है कि जीवन को पहले कुछ बहुत ही सरल, आदिम रूप से संरचित रूप में उत्पन्न होना था। लेकिन, संरचना की सरलता के बावजूद, यह अभी भी जीवन होना चाहिए, अर्थात, कुछ ऐसा जिसमें गुणों का न्यूनतम सेट हो जो सजीव को निर्जीव से अलग करता हो।

ये जीवन के लिए महत्वपूर्ण गुण क्या हैं? वास्तव में सजीव को निर्जीव से क्या अलग करता है?

19वीं सदी के अंत तक, वैज्ञानिक आश्वस्त थे कि सभी जीवित चीजें कोशिकाओं से बनी हैं, और यही उनके और निर्जीव पदार्थ के बीच सबसे स्पष्ट अंतर है। वायरस की खोज तक ऐसा माना जाता था, जो हालांकि सभी ज्ञात कोशिकाओं से छोटा है, सक्रिय रूप से अन्य जीवों को संक्रमित कर सकता है, उनमें गुणा कर सकता है और समान (या बहुत समान) जैविक गुणों के साथ संतान पैदा कर सकता है। खोजा गया पहला वायरस, तंबाकू मोज़ेक वायरस, 1892 में रूसी वैज्ञानिक दिमित्री इवानोव्स्की (1864-1920) द्वारा वर्णित किया गया था। तब से यह स्पष्ट हो गया है कि कोशिकाओं से भी अधिक आदिम प्राणी भी जीवन कहलाने के अधिकार का दावा कर सकते हैं।

वायरस की खोज, और फिर जीवित चीजों के और भी अधिक आदिम रूपों - वाइरोइड्स ने अंततः उन गुणों का न्यूनतम सेट तैयार करना संभव बना दिया जो अध्ययन के तहत वस्तु को जीवित कहे जाने के लिए आवश्यक और पर्याप्त हैं। सबसे पहले, उसे अपनी तरह का पुनरुत्पादन करने में सक्षम होना चाहिए। हालाँकि, यह एकमात्र शर्त नहीं है। यदि जीवन का एक काल्पनिक आदिम पदार्थ (जैसे कि एक आदिम कोशिका या अणु) केवल स्वयं की सटीक प्रतियां बनाने में सक्षम होता, तो यह अंततः युवा पृथ्वी की बदलती पर्यावरणीय परिस्थितियों और अन्य, अधिक के गठन से बचने में असमर्थ होता। जटिल रूप (विकास) असंभव हो जायेंगे। नतीजतन, हमारे कथित आदिम "आदिम जीवन के पदार्थ" को यथासंभव सरलता से डिजाइन की गई किसी चीज़ के रूप में परिभाषित किया जा सकता है, लेकिन साथ ही यह अपने गुणों को बदलने और वंशजों तक पहुंचाने में सक्षम है।

जीवित जीवों में, लगभग सभी प्रक्रियाएँ मुख्य रूप से प्रोटीन एंजाइमों के कारण होती हैं। हालाँकि, प्रोटीन स्व-प्रतिकृति नहीं कर सकते हैं और डीएनए में मौजूद जानकारी के आधार पर कोशिका में नए सिरे से संश्लेषित होते हैं। लेकिन डीएनए दोहरीकरण केवल प्रोटीन और आरएनए की भागीदारी के कारण होता है। एक दुष्चक्र बनता है, जिसके कारण, जीवन की सहज पीढ़ी के सिद्धांत के ढांचे के भीतर, न केवल अणुओं के दोनों वर्गों के एबोजेनिक संश्लेषण की आवश्यकता को पहचानना आवश्यक था, बल्कि एक जटिल के सहज उद्भव की भी आवश्यकता थी। उनके अंतर्संबंध की प्रणाली, जिसकी संभावना बेहद कम है।

1980 के दशक की शुरुआत में, संयुक्त राज्य अमेरिका में टी. चेक और एस. ऑल्टमैन की प्रयोगशाला में आरएनए की उत्प्रेरक क्षमता की खोज की गई थी। एंजाइमों के अनुरूप, आरएनए उत्प्रेरक को राइबोजाइम कहा जाता था, और थॉमस चेक को 1989 में उनकी खोज के लिए रसायन विज्ञान में नोबेल पुरस्कार से सम्मानित किया गया था। इसके अलावा, यह पता चला कि राइबोसोम के सक्रिय केंद्र में बड़ी मात्रा में आरआरएनए होता है। आरएनए डबल स्ट्रैंड बनाने और स्व-प्रतिकृति बनाने में भी सक्षम है।

इस प्रकार, आरएनए पूरी तरह से स्वायत्त रूप से मौजूद हो सकता है, "चयापचय" प्रतिक्रियाओं को उत्प्रेरित कर सकता है, उदाहरण के लिए, नए राइबोन्यूक्लियोटाइड्स का संश्लेषण और स्व-प्रजनन, "पीढ़ी" से "पीढ़ी" तक उत्प्रेरक गुणों को बनाए रखना। यादृच्छिक उत्परिवर्तनों के संचय से आरएनए की उपस्थिति हुई जो कुछ प्रोटीनों के संश्लेषण को उत्प्रेरित करते हैं, जो अधिक प्रभावी उत्प्रेरक हैं, और इसलिए ये उत्परिवर्तन प्राकृतिक चयन के दौरान तय किए गए थे। दूसरी ओर, आनुवंशिक जानकारी - डीएनए - के विशेष भंडार उभरे। आरएनए उनके बीच मध्यस्थ के रूप में रहा।

स्व-प्रतिकृति आरएनए प्रणालियाँ कैसी दिखती थीं, इसके बारे में अलग-अलग धारणाएँ हैं। अक्सर, खनिजों की सतह पर और ढीली चट्टानों के छिद्र स्थान में आरएनए एकत्रीकरण झिल्ली या आरएनए प्लेसमेंट की आवश्यकता बताई जाती है। 1990 के दशक में, ए. बी. चेतवेरिन और उनके सहयोगियों ने प्रतिकृति की स्थिति निर्मित होने पर जैल और ठोस सब्सट्रेट्स पर आणविक उपनिवेश बनाने के लिए आरएनए की क्षमता का प्रदर्शन किया। अणुओं का मुक्त आदान-प्रदान था, जो टकराव के दौरान वर्गों का आदान-प्रदान कर सकता था, जैसा प्रयोगात्मक रूप से दिखाया गया था। इसके कारण उपनिवेशों का पूरा समूह तेजी से विकसित हुआ।

प्रोटीन संश्लेषण के उद्भव के बाद, एंजाइम बनाने में सक्षम उपनिवेश अधिक सफलतापूर्वक विकसित हुए। उपनिवेश और भी अधिक सफल हो गए, उन्होंने डीएनए में जानकारी संग्रहीत करने के लिए एक अधिक विश्वसनीय तंत्र का गठन किया और अंततः, एक लिपिड झिल्ली द्वारा बाहरी दुनिया से अलग हो गए, जिसने उनके अणुओं के फैलाव को रोक दिया।

बायोकेमिस्ट आर. शापिरो आरएनए विश्व परिकल्पना की आलोचना करते हैं, उनका मानना ​​है कि उत्प्रेरक गुणों के साथ आरएनए के सहज उद्भव की संभावना बहुत कम है। "शुरुआत में आरएनए था" परिकल्पना के बजाय, उन्होंने "शुरुआत में चयापचय था" परिकल्पना का प्रस्ताव दिया, यानी, रासायनिक प्रतिक्रियाओं के परिसरों का उद्भव - चयापचय चक्रों के अनुरूप - कम आणविक यौगिकों की भागीदारी के साथ डिब्बों के अंदर घटित होना - स्थानिक रूप से स्वतः निर्मित झिल्लियों या अन्य चरण सीमाओं - क्षेत्रों द्वारा सीमित। यह अवधारणा 1924 में ए.आई. द्वारा प्रस्तावित एबियोजेनेसिस की कोएसर्वेट परिकल्पना के करीब है।

एबोजेनिक आरएनए संश्लेषण की एक और परिकल्पना, जिसे आरएनए संश्लेषण की कम अनुमानित संभावना की समस्या को हल करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, 2004 में प्रस्तावित पॉलीएरोमैटिक हाइड्रोकार्बन विश्व परिकल्पना है, जो पॉलीएरोमैटिक रिंगों के ढेर के आधार पर आरएनए अणुओं के संश्लेषण का प्रस्ताव करती है।

वास्तव में, दोनों "पूर्व-आरएनए दुनिया" परिकल्पनाएं आरएनए दुनिया की परिकल्पना को अस्वीकार नहीं करती हैं, बल्कि इसे संशोधित करती हैं, प्राथमिक चयापचय डिब्बों में या सहयोगियों की सतह पर आरएनए मैक्रोमोलेक्यूल्स की प्रतिकृति के प्रारंभिक संश्लेषण को दर्शाती हैं, जो "आरएनए दुनिया" को आगे बढ़ाती हैं। जैवजनन का दूसरा चरण।