GARIS BESAR EVOLUSI MOLEKULAR DUNIA RNA

GARIS BESAR EVOLUSI MOLEKULAR DUNIA RNA

Suatu system kehidupan harus dapat mereplikasikan materi genetiknya dan mampu berevolusi. Protein sangat penting dalam replikasi DNA, tetapi sebagian besar potein di sintesis pada cetakan RNA dan cetakan RNA itu sendiri disintesis pada cetakan DNA.

Para saintis telah membuat hipotesis bahwa molekul-molekul RNA yang dapat melakukan sendiri muncul secara prabiotis melalui kondensasi acak dari mononukleotida-mononukleotida menjadi polimer-polimer kecil. Situs-situs aktif pada sebagian besar protein modern dan RNA katalitik merupakan komponen penyusun segmen-segmen yang relatif kecil dari polimer-polimernya. Polimer-polimer RNA replikasi primitif berukuran kecil yang terbentuk secara abiotis kemungkinan hanya mempunyai aktifitas katalitik yang lemah dan rentan terhadap replikasi yang salah.

Meskipun demikian, molekul tersebut barangkali dapat menggunakan dirinya atau molekul RNA lain sebagai cetakan untuk mempolimerisasi nukleotida RNA. Kesalahan-kesalahan dalam jumlah banyak yang terjadi selama replikasi pada RNA replikasi awal menghasilkan sebuahpool keragaman genetic yang dapat dipilah-pilah oleh seleksi alam untuk menemukan molekul-molekul yang dapat mereplikasikan dengan lebih cepat atau mempunyai akurasi yang lebih tinggi. Akan tetapi, terdapat sebuah masalah, yaitu tidak ada replikasi yang dapat mengadakan situs aktifnya sendiri. Karenanya, dibutuhkan minimum dua replikasi RNA yang disintesis pada saat hampir bersamaan dari prakursor ”sup purba” (primordial soup). Sebuah tipe primitive sel yang mengandung sebuah genom RNA, yang disebuteugenot, diduga berkembang dari populasi progenot.

Molekul RNA diduga merupakan molekul genom atau enzim primordial (purba) pada sistem-sistem kehidupan primitif. Gula ribose lebih mudah disintesi pada simulasi kondisi primordial dibandingkan gula deoksiribosa. Prakursor DNA dari semua sel yang hidup pada saat ini dihasilkan dari reduksi nuleosid difosfat RNA oleh enzim protein yang amat lestari (conserved) yang disebut ribonukleosida difosfat reduktase. Enzim ini terdapat pada semua sel modern dengan hanya sedikit perbedaan struktur. Hal tersebut tanpa menunjukan bahwa enzim ini adalah enzim purba yang telah melakukan tugas penting yang sepanjang sejarah evolusioner yang panjang. System-sisitem kehidupan dengan genom RNA diduga telah berevolusi terlebih dahulu. Genom-genom DNA yang lebih stabil dievolusikan kemudia untuk menyimpan informasi genetik.

Selain itu, DNA lebih kecil kemungkinnnya untuk membentuk konfigurasi- konfigurasi tiga dimesi yang kompleks akibat ketidakadaan gugus 2 hidroksilnya yang telah dapat mengakibatkan ikatan hidrogen yang tidak biasa. Lebih lanjut, bahwa aktifitas kataliik dari beberapa ribosom modern melibatkan gugus 2’ OH ini. terakhir, molekul-molekul dsDNA mempunyai struktur yang sama berupa struktur heliks ganda yang menunjukan kepada kita bahwa molekul tersebut tidak mempunyai sifat seperti enzimatis. Akan tetapi, dsDNA dapat melipat ballikke untaiannya sendiri dan ssDNA melipat membentuk struktur tersier.

Secara bertahap, protein mulai mengambil alih fungsi-fungsi kataltik yang sebelumnya dilaksanakan oleh molekul-molekul RNA. Hal ini memberikan flaksibilitas yang tinggi di dalam sekuens karena terdapat 20 asam amino dan hanya 4 ribonukleotida. Selain itu, bentuk tiga dimensi molekul RNA membutuhlan suatu skuens komplementer ditempat lain pada untaiannya untuk dapat membentuk ikatan hydrogen.

Sintesis-sintesis kehidupan awal yang bias membuat berbegai protein penting cenderung memiliki keuntungan selektif dibandingkan system-sistem dengan protein- protein yang terbatas. Dengan demikian, seleksi mendorong munculnya variasi-variasi pada protoribosom, tRNA, dan tRNA sintesis awal. Proses ini diduga telah menghasilkan satu set ribosom spesifik-peptida yang masing-masing mempunyai sekuens mRNA. Dengan demikian, suatu kode genetik primitive dapat termantapkan sebagai set-set tRNA sintase dan protoribosom spesifik-peptida berevolusi.