Το αίνιγμα αυτό μας οδηγεί στο ερώτημα του «καταμερισμού εργασίας» ανάμεσα στις διάφορες κλάσεις των μορίων της ζωής. Σε όλα ανεξαιρέτως τα έμβια όντα, αλλά και στους ιούς, η «ζωή» των οποίων εμφανίζεται παρασιτικά, χρησιμοποιώντας τους μεταβολικούς μηχανισμούς ζώντων οργανισμών, φαίνεται να υφίσταται μια ξεκάθαρη κατανομή ρόλων των κλάσεων των μορίων στον μεταβολισμό αλλά και στην ύπαρξή τους ως όντα. Οι πρωτεΐνες έχουν ρόλο να καθιστούν δυνατές τις απαραίτητες για τη ζωή χημικές διαδικασίες και τον έλεγχό τους, δρώντας ως καταλύτες –τα λεγόμενα ένζυμα–, και το ρόλο να είναι μέρος της «αρχιτεκτονικής» των κυττάρων αλλά και των οργανισμών, ενώ τα πυρηνικά οξέα έχουν το ρόλο της αποθήκευσης και διαχείρισης της ροής των πληροφοριών που είναι απαραίτητες για τη σύνθεση των πρωτεϊνών –και κατ’ επέκτασιν όλων των υπόλοιπων κλάσεων των βιολογικών μορίων–, ενώ είναι και βασικά στοιχεία των μηχανισμών «μετάφρασης» αυτών των πληροφοριών κατά τη διαδικασία σύνθεσης των πρωτεϊνών.
Εκτός από τις πρωτεΐνες και τα πυρηνικά οξέα, υπάρχουν και άλλες μεγάλες κατηγορίες βιολογικών μορίων, που είναι επιφορτισμένες με ειδικά καθήκοντα. Τα σάκχαρα είναι από τη μια μεριά αποθήκες ενέργειας αλλά και σε πολλές οικογένειές έμβιων όντων βασικά συστατικά των μακροσκοπικών δομών τους, η κυτταρίνη π.χ. είναι το βασικό μακροσκοπικό δομικό συστατικό των φυτών ενώ η χιτίνη παίζει τον ίδιο ρόλο στους μύκητες, τα έντομα, διάφορα φύλα ασπόνδυλων, αλλά απαντάται και σε μερικά είδη ιχθύων. Από την άλλη μεριά τα σάκχαρα παίζουν βασικό ρόλο στη λειτουργία του ανοσοποιητικού συστήματος σε ζώα που έχουν αυτό το σύστημα. Tα λιπίδια είναι μια κλάση υδροφοβικών ουσιών, στην οποία ανήκουν μεταξύ των άλλων τα βασικά συστατικά των κυτταρικών μεμβρανών, ενώ άλλες κλάσεις λιπιδικών μορίων είναι επιφορτισμένες με την αποθήκευση ενέργειας (λίπη) ή με ρυθμιστικούς ρόλους (π.χ. ορμόνες). Ο «οικουμενικός» καταμερισμός αυτής της εργασίας μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι πρέπει να ήταν από τα πρώτα γνωρίσματα της ζωής και ότι θεμελιώθηκε πριν από τη διαφοροποίηση των διαφόρων κλάδων των έμβιων όντων.
Η ανακάλυψη το 1967 πυρηνικών οξέων με καταλυτικές ιδιότητες και εκτελούν χρέη ενζύμων (εξ ου και η ονομασία «ριβόζυμα») κατά τη μετάφραση του DNA στο λεγόμενο αγγελιοφόρο RNA και κατά τη σύνθεση των πρωτεϊνών στα ριβοσώματα –μάλιστα με τη δυνατότητα να καταλύουν χωρίς μεσολάβηση πρωτεϊνών τη σύνθεση πεπτιδίων αλλά και πυρηνικών οξέων–, σε συνδυασμό με την εργαστηριακή σύνθεση ριβονουκλεϊνικών οξέων με άλλες καταλυτικές ιδιότητες, έθεσε σε αμφισβήτηση την ιδέα της πρωταρχικότητας του ξεκάθαρου διαμοιρασμού εργασίας ανάμεσα στις πρωτεΐνες και τα πυρηνικά οξέα και οδήγησε στη διατύπωση του σεναρίου του «κόσμου του RNA», όπου ριβονουκλεϊνικά οξέα έχουν και καταλυτικό αλλά και δομικό ρόλο.
Το σενάριο αυτό προϋποθέτει ότι οι διαδικασίες αυτές λαμβάνουν χώρα μέσα σε πρωτόγονα σταγονίδια, στα οποία είναι εγκλεισμένα αυτά τα μόρια, ότι δηλαδή και στον κόσμο του RNA πρέπει να υφίστατο ένας στοιχειώδης καταμερισμός έργου ανάμεσα σε διάφορες κλάσεις μορίων. Αυτό όμως μας οδηγεί στην αναγκαιότητα της ύπαρξης ριβοζύμων που θα μπορούσαν να καταλύσουν τη σύνθεση ουσιών όπως τα λίπη, αλλά και να καταλύσουν μηχανισμούς αποδόμησης αυτών των μορίων, κάτι που μέχρι σήμερα δεν έχει παρατηρηθεί, καθώς η φυσική παρουσία των ριβοζύμων στους σημερινούς οργανισμούς περιορίζεται αυστηρά στα ριβοσώματα.
Η δυνατότητα των ριβονουκλεϊνικών οξέων να αυτοκαταλύουν τη σύνθεση και την αποδόμησή τους δεν αρκεί για να θεμελιώσει μια κατάσταση ύπαρξης εντελώς απλών και πρωτόγονων μορφών ζωής. Η εμφάνιση της ζωής δεν έγκειται στην απλή δόμηση και αποδόμηση μιας κλάσης μορίων αλλά στην οργάνωση αναβολικών και καταβολικών αλυσίδων σε «ανώτερες» δομές, οι οποίες χρησιμοποιούν αυτές τις αλυσίδες για να σταθεροποιήσουν και να αναπαραγάγουν τον εαυτό τους ως σύνολο. Η ταύτιση της δομής ενός οργανισμού με τη χημική δομή ενός μορίου με αυτοκαταλυτικές ιδιότητες οδηγεί είτε στη μετατροπή όλου του αποθέματος πρώτων υλών στο μόριο αυτό και τον τερματισμό της χημικής διεργασίας της σύνθεσής του, είτε, εφόσον η αυτοκατάλυση αφορά και την αυτοαποδόμηση του μορίου, στην αυτοαναίρεσή του. Ένα πρωτόγονο οικοσύστημα δεν μπορεί να δημιουργηθεί με αυτό τον τρόπο.
Το σενάριο του κόσμου του RNA συνεπάγεται λοιπόν την ύπαρξη ενός καταμερισμού εργασίας ανάμεσα σε διαφορετικές κλάσεις μορίων στην κατασκευή και τη διατήρηση πρωτόγονων οργανισμών, οι οποίοι σε αντίθεση με τους σήμερα γνωστούς μπορούσαν να επιζήσουν χωρίς τη συμβολή των πρωτεϊνών. Ακόμα και αν ένας τέτοιος κόσμος ήταν κάποτε πραγματικότητα, το γεγονός ότι το RNA μπορεί να καταλύσει τη σύνθεση πρωτεϊνών σε συνδυασμό με το γεγονός ότι το μόνο ίχνος που έχει αφήσει ο κόσμος αυτός είναι τα ριβόζυμα των ριβοσωμάτων, των σημείων σύνθεσης των πρωτεϊνών, δείχνει ότι οι κάτοικοί του δεν ήταν σε θέση να αποτρέψουν την ολοκληρωτική αντικατάστασή τους από οργανισμούς που επιζούν χάρη στη συνεργασία ριβονουκλεϊνικών οξέων και πρωτεϊνών.
Επιπλέον το σενάριο του κόσμου του RNA προϋποθέτει σενάρια της εμφάνισης των μηχανισμών καταμερισμού εργασίας ανάμεσα στις διάφορες κλάσεις των μορίων. Από το επόμενο σημείωμα θα παρουσιάσουμε και θα σχολιάσουμε τα επικρατέστερα.
Mια μονή αλυσίδα RNA που αναδιπλώνεται ξανά στον εαυτό της.
