Всі сучасні клітини використовують ДНК, як спадковий матеріал

Не існує викопних залишків, за допомогою яких можна було б прослідкувати зародження першої клітини. Проте аналіз сучасних організмів і лабораторні досліди переконливо показують, що в основних рисах наш еволюційний огляд справедливий. Події, що зумовили утворення першої клітини (пребіотичний синтез малих молекул, самореплікація молекул РНК, трансляція послідовностей РНК в амінокислотні послідовності, виникнення оточених мембранами компартментів в результаті самозбірки молекул ліпідів), очевидно, відбувалися 3,5-4 млрд. років назад. Корисно порівняти нашу гіпотетичну першу клітину з простими сучасними клітинами, мікоплазмами. Мікоплазми- це схожі на бактерії дрібні організми, зазвичай вони ведуть паразитичний спосіб життя, тісно пов'язаний з якими-небудь клітинами рослин або тварин(мал. 1-11). Вони мають в діаметрі близько 0,3 мкм і містять нуклеїнову кислоту в кількості, достатній для кодування приблизно 750 різних білків. Деякі з цих білків є ферментами, інші виконують структурні функції, частина білків знаходиться усередині клітини, але є і занурені в її мембрану. Всі разом вони синтезують ті з потрібних клітині малих молекул, яких немає в навколишньому середовищі, перерозподіляють енергію, необхідну для протікання біосинтетичних реакцій, і підтримують в клітині необхідні хімічні умови.

Перші клітини на Землі, мабуть, містили значно менше компонентів, чим мікоплазми, і ділилися значно повільніше. Проте існує і істотніша відмінність між примітивними клітинами і мікоплазмами (і, зрозуміло, будь-якими іншими сучасними клітинами): генетична інформація в клітинах, що існують нині, зберігається в ДНК, а не в РНК, що було властиво примітивним клітинам. У сучасних клітинах є обидва типи полінуклеотидів, але в ході еволюції вони спеціалізувалися і працюють спільно, виконуючи кожен свою функцію. Невеликі хімічні відмінності між цими двома типами молекул роблять їх пристосованими для вирішення різних завдань. Наприклад, ДНК використовується як сховище генетичної інформації, оскільки її молекула стабільніша, ніж молекула РНК.

Частково це обумовлено тим, що у ДНК відсутня гідроксильна група цукру, і тому РНК більшою мірою схильна до гідролізу. Крім того, ДНК на відміну від РНК існує переважно у вигляді дволанцюгових молекул, що складаються з двох комплементарних полінуклеотидних ланцюгів. Така дволанцюгова структура дозволяє ДНК відносно легко реплікуватися і репарувати пошкодження: при цьому непошкоджений ланцюг ДНК служить матрицею для відновлення комплементарного дефектного ланцюга. Використовуючи той самий принцип компліментарності, ДНК направляє синтез окремих молекул РНК, проте в цьому випадку спарювання відбувається між декількома типами нуклеотидів, що розрізняються. Синтезовані таким чином одноланцюгові молекули РНК виконують дві інші функції первісних полінуклеотидів: вони направляють синтез білків і як кодуючі молекули (інформаційні РНК), і як каталітичні молекули (рибосомні та інші неінформаційні РНК).

                   Уявлення, що існують на сьогоднішній день, про еволюцію первісних молекул можна підсумовувати так: генетичні і каталітичні властивості РНК дозволяють припустити, що саме ці молекули першими включилися в еволюцію. Після виникнення ефективного синтезу білка ДНК прийняла на себе генетичну функцію, білки стали основними каталізаторами, а РНК збереглася головним чином як проміжна ланка між ними (мал. 1-12). ДНК стала необхідною тільки тоді, коли клітини сильно ускладнилися і для них було потрібно значно більше генетичної інформації, ніж та, яку могли стабільно підтримувати молекули РНК.

Мал. 1-12. Передбачувані стадії еволюції від простих самореплікуючих систем молекул РНК до сучасних клітин, у яких ДНК відіграє роль зберігача генетичної інформації, а РНК виконує роль посередника в здійсненні синтезу білків.
            Висновок
Живі клітини швидше за все з'явилися на Землі приблизно 3,5 млрд. років назад в результаті спонтанної агрегації молекул. Вивчення сучасних організмів і молекул, що містяться в них, дозволяє припускати, що розвиток автокаталітичних механізмів, властивих живим системам, почався з еволюції групи молекул РНК, які могли каталізувати власну реплікацію. З часом одна з цих груп погоджено РНК, що каталізують, отримала здібність до прямого синтезу поліпептидів. Перші клітини, мабуть, широко використовували каталітичні функції іРНК, і білків, а як речовина спадковості містили тільки РНК. Після того, як накопичення додаткових каталітичних білків зробило можливим розвиток ефективніших і складніших клітин, дволанцюгова ДНК замінила РНК в ролі зберігача генетичної інформації.