100 lat RNA. Diamentowy jubileusz informacyjnego RNA

W 2021 roku mija 100 lat od poznania kwasu rybonukleinowego oraz 60 lat od odkrycia informacyjnego (messenger) RNA i kodu genetycznego. Z okazji tego wyjątkowego jubileuszu pragniemy przypomnieć najważniejsze wydarzenia w historii kwasów nukleinowych, które doprowadziły do powyższych odkryć. Wspomniany początek nowej ery w nauce spowodowany izolacją nukleiny, a następnie kwasu rybonukleinowego, którego składniki i właściwości były stopniowo poznawane, często przez mało znanych badaczy. Wyróżnienie RNA i DNA oraz analiza ich występowania w komórkach pozwoliły sformułować pierwsze wnioski dotyczące funkcji tych molekuł. Konkluzje dotyczące proporcji zasad azotowych w DNA doprowadziły do poznania struktury podwójnej helisy, wywołując lawinę pytań o istotę przekazywania informacji genetycznej. Odpowiedzi zaczęły nasuwać się wraz z odkryciem mRNA, a poznanie pierwszej trójki nukleotydów kodującej fenyloalaninę rozpoczęło wyścig o rozszyfrowanie kodu genetycznego. Powyższe odkrycia stanowią fundament biologii molekularnej. Diamentowy jubileusz zbiegł się z opracowaniem szczepionki przeciwko SARS-CoV-2 opartej o mRNA.

DNA a pochodzenie życia. Informacja, specyfikacja i wyjaśnienie

Niniejszy esej jest oceną rywalizujących wyjaśnień pochodzenia informacji koniecznej do zbudowania pierwszej komórki żywej. Dokonanie tej oceny wymagało będzie określenia, co biologowie rozumieją przez termin informacja w zastosowaniu do makrocząsteczek biologicznych. Jak wielu badaczy zauważyło, „informacja” może oznaczać kilka teoretycznie odmiennych pojęć. W niniejszym eseju postaram się usunąć tę wieloznaczność i dokładnie określę, jakiego rodzaju informacji badacze pochodzenia życia muszą wyjaśnić „powstanie”. Najpierw należy scharakteryzować informację zawartą w DNA, RNA i białkach jako eksplanandum (fakt wymagający wyjaśnienia), a następnie ocenić skuteczność rywalizujących klas wyjaśnień pochodzenia informacji biologicznej (czyli rywalizujących eksplanansów). W części I postaram się wykazać, że biologowie molekularni stosowali termin informacja konsekwentnie w odniesieniu do łącznych właściwości złożoności i funkcjonalnej specyficzności lub specyfikacji. W części II ocenię rywalizujące rodzaje wyjaśnień pochodzenia wyspecyfikowanej informacji biologicznej, koniecznej do wytworzenia pierwszego układu żywego. Część II obejmie także krytykę adekwatności przyczynowej teorii ewolucji chemicznej, opartych na „przypadku”, „konieczności” i na mieszance tych dwu. W konkludującej części III zawrę sugestię, że zjawisko informacji rozumianej jako wyspecyfikowana złożoność wymaga radykalnie odmiennego ujęcia eksplanacyjnego. Będę w szczególności argumentował, że nasza aktualna wiedza na temat sił przyczynowych nasuwa hipotezę inteligentnego projektu jako lepsze, bardziej adekwatne przyczynowo wyjaśnienie powstania wyspecyfikowanej złożoności (zdefiniowanej tak informacji), występującej w dużych molekułach biologicznych, takich jak DNA, RNA i białka.

Na dobre i na złe: rola endogennych retroelementów u człowieka

Elementy transpozycyjne (ang. Transposable Elements, TEs), czyli sekwencje zdolne do sa­modzielnego przemieszczania się w obrębie genomu, odnajdywane są u niemal wszyst­kich organizmów. U człowieka TEs budują prawie połowę genomu i chociaż w większości utraciły zdolność do mobilności, to odegrały znaczącą rolę w ewolucji i zachowaniu pla­styczności genomu. Rozwój w dziedzinach sekwencjonowania i badań funkcjonalnych, przyczynił się do pozyskania coraz większej ilości informacji, wskazujących na ważną rolę zaadaptowanych w genomie ruchomych elementów genetycznych – ich sekwencji re­gulatorowych oraz kodowanych przez nie RNA i białek, w prawidłowym funkcjonowaniu komórek i całego organizmu człowieka. Z drugiej strony część z nich została powiązana z występowaniem chorób głównie o podłożu autoimmunologicznym, w tym neurodegenera­cyjnych oraz nowotworowych. W niniejszym artykule skupiamy się na retroelementach LTR i podsumowujemy stan aktualnej wiedzy na temat pozytywnej i negatywnej roli endogen­nych retrowirusów (ang. Endogenous Retroviruses, ERVs) i retrotranspozonów Ty3/Gypsy na funkcjonowanie organizmu człowieka.