RNA-Welt-Hypothese

Die RNA-Welt-Hypothese besagt, dass den heutigen Lebensformen eine Welt vorausging, deren Leben auf Ribonukleinsäuren (RNA) als universellen Bausteinen zur Informationsspeicherung und zur Katalyse chemischer Reaktionen basierte. Im Rahmen dieser Hypothese wird angenommen, dass freie oder zellgebundene RNA im Rahmen der Evolution vom chemisch stabileren Informationsspeichermedium Desoxyribonukleinsäure (DNA) und von den funktionell flexibleren Proteinen abgelöst beziehungsweise um diese ergänzt wurde.^[1]

Als ein Hinweis auf die Existenz der RNA-Welt werden Ribozyme (katalytisch aktive RNA) angesehen, die als chemische (auch: molekulare) Fossilien evolutionäre Überbleibsel aus dieser Anfangszeit darstellen könnten (ähnlich Lebenden Fossilien); ein Beispiel dafür ist die ribosomale RNA (rRNA). Einen weiteren Hinweis gibt die Reihenfolge der Biosynthese-Pfade. Die Desoxyribonukleotide, aus denen die DNA zusammengebaut wird, werden in der Zelle aus Ribonukleotiden, den Bausteinen der RNA, erzeugt, indem die 2'-Hydroxygruppe entfernt wird. Die Zelle muss also erst in der Lage sein, RNA aufzubauen, bevor sie DNA herstellen kann.

Die vier Ribonukleotide können unter bestimmten Umweltbedingungen spontan entstehen.^[2] Die RNA-Welt-Hypothese ist somit ein Bindeglied zwischen den Hypothesen der chemischen Evolution, welche die Entstehung organischer Moleküle aus anorganischen Verbindungen erklären, und der Kooperation mehrerer RNAs, die eine biologische Selektion in Gang bringen,^[3] sowie der heutigen biologischen Evolution auf Basis eines DNA-Genoms. Das Aufkommen zellulärer Lebensformen steht möglicherweise nicht am Ende dieses Prozesses, denn zelluläre Organismen auf RNA-Basis (Ribozyten) könnten bereits in der RNA-Welt entstanden sein.^[4]

1. ↑ Davide Castelvecchi,Nature magazine: Origin of Life Theory Involving RNA-Protein Hybrid Gets New Support. In: Scientific American. nature ;, 18. Mai 2022, abgerufen am 23. Mai 2022 (englisch). 
2. ↑ Sidney Becker et al.: Unified prebiotically plausible synthesis of pyrimidine and purine RNA ribonucleotides. Science 366, 2019, doi:10.1126/science.aax2747 (Pressemitteilung, Besprechung in Nature News).
3. ↑ Nilesh Vaidya, Michael L. Manapat, Irene A. Chen, Ramon Xulvi-Brunet, Eric J. Hayden: Spontaneous network formation among cooperative RNA replicators. In: Nature. Band 491, Nr. 7422, 2012, S. 72–77, doi:10.1038/nature11549. 
4. ↑ Referenzfehler: Ungültiges <ref>-Tag; kein Text angegeben für Einzelnachweis mit dem Namen Yarus.