挑戰(zhàn)早期生命分子基于RNA假說
地球首批生命形式或由RNA-DNA混合產(chǎn)生
近日，美國(guó)斯克里普斯研究所科學(xué)家在化學(xué)研究領(lǐng)域核心期刊《德國(guó)應(yīng)用化學(xué)》上發(fā)表論文稱，一種名為苯基磷二酰胺(DAP)的簡(jiǎn)單化合物在生命出現(xiàn)之前可能就已存在于地球上，它可以通過化學(xué)手段將名為脫氧核苷酸的微小DNA結(jié)構(gòu)單元編織在一起，形成原始的DNA鏈。
該發(fā)現(xiàn)指出了DNA與RNA作為相似化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物一起出現(xiàn)的可能性，而第一批自我復(fù)制的分子，即地球上第一批生命的形式，正是這兩種分子的混合體。近幾十年來，“RNA世界”假說在生命化學(xué)領(lǐng)域一直占據(jù)主導(dǎo)地位，該假說認(rèn)為早期生命分子完全基于RNA，而DNA僅在后來作為RNA進(jìn)化的產(chǎn)物才出現(xiàn)。而本次發(fā)現(xiàn)對(duì)該假說提出了挑戰(zhàn)，進(jìn)一步解釋了地球生命是如何起源的這一古老問題。
一條RNA鏈可以吸引其他單個(gè)RNA結(jié)構(gòu)單元，黏附在RNA鏈上形成一種鏡像鏈。如果新鏈可以脫離模板鏈，并開始通過相同的過程作為模板結(jié)合其他新鏈，那么它就實(shí)現(xiàn)了構(gòu)成生命的自我復(fù)制的“壯舉”。
然而RNA鏈可能擅長(zhǎng)結(jié)合互補(bǔ)鏈，但卻不太擅長(zhǎng)與這些鏈分離?，F(xiàn)代生物體產(chǎn)生的酶可迫使RNA(或DNA)雙鏈分開成兩條，從而實(shí)現(xiàn)復(fù)制，但目前尚不清楚在沒有酶的世界里如何做到這一點(diǎn)。
該研究資深作者、斯克里普斯研究所化學(xué)副教授克里希納穆爾蒂指出，部分DNA和部分RNA的“嵌合”分子鏈或解決了這個(gè)問題，因?yàn)樗鼈兛梢砸环N黏性較小的方式結(jié)合互補(bǔ)鏈，從而使它們相對(duì)容易分離。
在過去的研究中，科學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，簡(jiǎn)單的核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸(分別是RNA和DNA的構(gòu)成單元)，可能是在早期地球非常相似的化學(xué)條件下產(chǎn)生的。有機(jī)化合物DAP起到了修飾核糖核苷酸，并將它們串在一起形成第一條RNA鏈的關(guān)鍵作用。而此次研究表明，在類似條件下，DAP也可以對(duì)DNA起到同樣作用。
這一發(fā)現(xiàn)為更廣泛地研究自我復(fù)制的DNA-RNA混合物如何在原始地球上進(jìn)化和傳播，構(gòu)建更完善的現(xiàn)代生物學(xué)鋪平道路。
總編輯圈點(diǎn)
RNA真的獨(dú)自完成了生命起源的關(guān)鍵任務(wù)嗎?近些年來，大量證據(jù)表明RNA和DNA可能幾乎同時(shí)出現(xiàn)在最初的生命形式中，隨后很快，二者又憑借各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷進(jìn)行了合理又明確的“分工”：DNA負(fù)責(zé)遺傳信息長(zhǎng)期穩(wěn)定的存儲(chǔ)，RNA則負(fù)責(zé)遺傳信息的短期存儲(chǔ)和運(yùn)輸，以及制造蛋白質(zhì)——就像人們今天在細(xì)胞中看到的那樣。而在“零”的起點(diǎn)上，或許仍是RNA和DNA兩個(gè)必不可少的因素共同協(xié)作，才有了今天地球上的生機(jī)勃勃、生命不息。(實(shí)習(xí)記者 張佳欣)
關(guān)鍵詞： 地球首批生命形式
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