Nguồn gốc, quá trình tiến
hóa của DNA và hệ thống
nhân đôi DNA (p-1)
Sự chuyển tiếp từ thế giới của
RNA sang thế giới của DNA là
một sự kiện lớn trong lịch sử của
sự sống. Sự xuất hiện của DNA
đòi hỏi sự xuất hiện các hoạt
động của các enzyme đối với quá
trình tổng hợp các tiền chất của
DNA, phiên mã ngược các khuôn
RNA và nhân đôi các phân tử
DNA sợi đơn ho
ặc sợi đôi. Các số
liệu gần đây từ các lĩnh vực So
sánh Hệ gene, Sinh học cấu trúc
và Hóa Sinh đã cho th
ấy rằng rất
nhiều các hoạt động enzyme này
đã được tạo ra không chỉ một
lần. Điều này chỉ ra rằng sự
chuyển tiếp từ hệ gene RNA sang
DNA phức tạp hơn người ta nghĩ
trước đây.
Sự phân bố các họ protein khác
nhau tương ứng với các hoạt
động này ở ba lãnh giới của sự
sống (Archaea, Eukarya và
Bacteria) khá là khó hiểu. Trong
nhiều trường hợp, Archaea và
Eukarya có cùng một phiên bản
của các protein này trong khi
Bacteria lại có một phiên bản
khác. Tuy nhiên trong những
trường hợp khác, ví dụ
thymidylate synthases hoặc DNA
topoisomerase type II, sự phân
bố theo cây phả hệ của các
protein này không tuân theo một
mô hình đơn giản. Nhiều giả
thuyết đã được đề xuất để giải
thích những quan sát này, như s
ự
xuất hiện độc lập của DNA v
à các
protein tham gia nhân đôi DNA,
sự chuyển các gene cổ và mất
gene hoặc sự thay thế theo
phương thức không tương đồng
giữa các loài. Chúng ta sẽ đánh
giá tất cả các giả thuyết đó trong
bài này với việc nhấn mạnh hơn
về các đề xuất rằng virus đã
đóng
một vai trò quan trọng trong
nguồn gốc và sự tiến hóa của các
protein tham gia nhân đôi DNA
và có kh
ả năng chính cả bản thân
DNA.
Giới thiệu
Mọi sinh vật cấu tạo từ tế bào đều
có hệ gene DNA sợi kép vì vậy
nguồn gốc DNA và cơ ch
ế nhân đôi
của DNA là một vấn đề quan trọng
trong sự hiểu biểu của chúng ta về
sự tiến hóa của sự sống xa xưa. Đã
có lúc nhiều nhà Sinh học phân tử
tin rằng sự sống mặc nhiên bắt đầu
bằng sự xuất hiện trước tiên của
DNA. Watson và Crick th
ậm chí đề
xuất rằng DNA có thể nhân đôi mà
không cần protein, và tự hỏi "liệu
có cần một enzyme đặc biệt để tiến
hành phản ứng polymer hóa hay
chuỗi xoắn đơn có thể hoạt động
như một enzyme". Những quan
niệm cực đoan như vậy phù hợp
với ý kiến cho rằng DNA là một
tinh thể không có tính trật tự mà
Schroedinger đã dự đoán trong
cuốn sách có nhiều ảnh hư
sống là gì" của ông. Tình thế đã
thay đổi, và các kết quả thực
nghiệm qua nhiều thập kỷ đã thuy
ết
phục chúng ta rằng quá trình tổng