【BI技術者認定試験対策】生命の起源を探る!「RNAワールド仮説」を攻略
生命の起源と進化の初期段階において、遺伝情報の保存と化学反応の触媒の双方をどのような分子が担っていたのかを説明する「RNAワールド仮説」について整理しましょう。
1. 問題:RNAワールド仮説に関する正しい記述
【 問題 】 生命の起源や進化の初期段階に関する「RNAワールド仮説」の記述として、最も適切なものはどれでしょうか?
① 進化の最初の段階では、RNAが遺伝情報の保存(遺伝子)と触媒機能(酵素)の両方を担っていたという仮説
② 進化の最初の段階では、生物は遺伝子として最初からDNAを用いていたという仮説
③ タンパク質がすべての遺伝子と触媒の起源であったという仮説
④ 脂質二重膜が最初に遺伝情報を記録していたという仮説
2. 正解:生命の起源とRNAワールド仮説に関する正解
正解: ① 進化の最初の段階では、RNAが遺伝情報の保存と触媒機能の両方を担っていたという仮説
3. 解説:「DNAが先か、RNAが先か」のパラドックス
ご提示いただいた「生物が最初からDNAを用いていたという仮説」は誤りです(DNAは安定ですが自分自身で複製する触媒機能を持たず、タンパク質が必要です)。これを解決するのがRNAワールド仮説です。
★ 二刀流の分子:RNAは「遺伝子(配列情報)」としての性質と、「リボザイム(酵素としての触媒活性)」の性質を両方併せ持っている。
★ 進化の順序:RNAが先に出現して自己複製を行い、その後に、より安定な「DNA」が遺伝情報の保存専用に、より多様な「タンパク質」が触媒専用に役割を分担するようになったと考えられています。
★ 証拠の例:タンパク質合成を行うリボソームの触媒本体がタンパク質ではなく「rRNA(RNA)」であることなどが、その名残とされています。
1. 試験のポイント: 「進化の最初の段階では、DNAではなくRNAが遺伝と触媒の主役だった=RNAワールド仮説」という点に注意しましょう。「DNAが先」という引っかけ選択肢に惑わされないようにするのが試験のコツです。
2. バイオインフォの視点: RNAの持つ高次構造(二次構造・三次構造)の予測アルゴリズム(最小自由エネルギーモデルに基づくVienna RNA Packageなど)や、リボザイムの立体構造解析は、RNAワールドのメカニズムを計算科学的に解き明かす上で不可欠なアプローチとなっています。
4. まとめ
「進化の最初の段階では生物は遺伝子として、DNAではなくRNAを用いていた(さらに触媒もこなしていた)という仮説=RNAワールド仮説」です。システム開発で言えば、初期のシステムでは、コード(データ)とスクリプト(実行処理)の境界がなく、一つの万能なマクロ言語やシェルスクリプトだけですべてを回していた「プロトタイプ黎明期(ブートストラップ前)」のようなイメージですね!