Mit Ausnahme bestimmter Viren trägt DNA und nicht RNA den erblichen genetischen Code in allem biologischen Leben auf der Erde. DNA ist sowohl widerstandsfähiger als auch leichter zu reparieren als RNA. Dadurch dient die DNA als stabiler Träger der genetischen Information, die für das Überleben und die Fortpflanzung unerlässlich ist.
DNA ist stabiler
Sowohl DNA als auch RNA enthalten den Zucker Ribose, der im Wesentlichen ein Ring von Kohlenstoffatomen ist, der von Sauerstoff und Wasserstoff umgeben ist. Aber während RNA einen kompletten Ribose-Zucker enthält, enthält DNA einen Ribose-Zucker, der ein Sauerstoff- und ein Wasserstoffatom verloren hat. Fun Fact: Dieser kleine Unterschied erklärt die unterschiedlichen Namen, die RNA und DNA zugewiesen werden – Ribonukleinsäure versus Desoxyribonukleinsäure. Die zusätzlichen Sauerstoff- und Wasserstoffatome in RNA machen sie anfällig für Hydrolyse, eine chemische Reaktion, die das RNA-Molekül effektiv in zwei Hälften bricht. Unter normalen zellulären Bedingungen wird RNA fast 100-mal schneller hydrolysiert als DNA, was DNA zu einem stabileren Molekül macht.
DNA lässt sich leichter reparieren
Sowohl in DNA als auch in RNA geht die Base Cytosin häufig eine spontane chemische Reaktion ein, die als bekannt ist "Deamination." Das Ergebnis der Desaminierung ist, dass Cytosin in Uracil, eine andere Nukleinsäure, umgewandelt wird Base. In RNA, die sowohl Uracil- als auch Cytosin-Basen enthält, sind natürliche Uracil-Basen und Uracil-Basen, die aus der Desaminierung von Cytosin resultieren, nicht zu unterscheiden. Daher kann die Zelle nicht "wissen", ob Uracil vorhanden sein sollte oder nicht, was eine Reparatur der Cytosin-Deaminierung in der RNA unmöglich macht. DNA enthält jedoch Thymin anstelle von Uracil. Die Zelle identifiziert alle Uracil-Basen in der DNA als Ergebnis einer Cytosin-Deaminierung und kann das DNA-Molekül reparieren.
DNA-Informationen sind besser geschützt
Die doppelsträngige Natur der DNA, im Gegensatz zur einzelsträngigen Natur der RNA, trägt weiter zur Bevorzugung der DNA als genetisches Material bei. Die Doppelhelix-Struktur der DNA platziert Basen innerhalb der Struktur und schützt die genetische Information vor chemische Mutagene – d. h. aus Chemikalien, die mit den Basen reagieren und möglicherweise das Erbgut verändern Information. Bei einzelsträngiger RNA hingegen sind die Basen exponiert und anfälliger für Reaktionen und Abbau.
Doppelstränge ermöglichen eine doppelte Überprüfung
Wenn DNA repliziert wird, enthält das neue doppelsträngige DNA-Molekül einen Elternstrang – der als Matrize für die Replikation dient – und einen Tochterstrang der neu synthetisierten DNA. Wenn zwischen den Strängen eine Basenfehlpaarung auftritt, wie es häufig nach der Replikation der Fall ist, kann die Zelle das richtige Basenpaar aus dem Eltern-DNA-Strang identifizieren und entsprechend reparieren. Enthält der Elternstrang beispielsweise an einer Nukleotidposition ein Thymin und die Tochter the Strang ein Cytosin, "weiß" die Zelle, um die Fehlpaarung zu beheben, indem sie den Anweisungen im Elternteil folgt Strand. Die Zelle ersetzt daher das Cytosin des Tochterstrangs durch ein Adenosin. Da RNA einzelsträngig ist, kann sie auf diese Weise nicht repariert werden.