位置: 首页 » 走近科学 » 生命科学 » 正文

这可能是生命“缺失的成分”

2018-12-31@艾米

RNA

数十亿年前,一个没有生命和动荡的地球上的分子混合在一起,形成了最初的生命形式。后来,一种更大,更聪明的生命形式正挤在试图了解自己起源的实验室实验上。

虽然有人说生命来自简单的分子链,但也有人说早期的化学反应形成了自我复制的RNA。作为DNA的亲属,RNA充当遗传信息的解码器或信使。

一项新研究为RNA理念提供了证据,称为“RNA世界假说”。但是,一组科学家在12月3日的“美国国家科学院院刊”上报道说,早期RNA中至少有一种成分可能与现代形态的成分不同。

现代RNA与其糖和磷酸盐骨架一起由四个主要构建块组成:称为腺嘌呤(A),胞嘧啶(C),鸟嘌呤(G)和尿嘧啶(U)的核碱基。

但事实证明,早期RNA可能有一个不是现代形态的核碱基。

在微小的塑料管中,研究人员将水,一点点盐,缓冲剂保持pH值基本和镁离子加速反应。这些条件类似于在淡水湖泊或池塘,火山口湖或在黄石国家公园等火山地区发现的那种湖泊或水池中发现的那些条件 – 所有生命可能开始的地方。

研究人员随后添加了一小段RNA,称为引物,附着在一块较长的称为模板的RNA上。当引物通过碱基配对复制模板RNA时,产生新的RNA。核碱基彼此独特匹配;C仅与G结合,A仅与U结合。

研究人员添加了核碱基(A,C,G和U),以便它们可以与模板结合,从而延伸较短的部分即引物。结果表明,反应的速度不够快,RNA无法在没有错误的情况下形成和复制。

但随后,研究人员在混合物中添加了另一种名为肌苷的化学物质,而不是基于鸟嘌呤的分子。之后,研究人员惊讶地发现,与鸟嘌呤混合后,RNA可以更精确地形成和复制。

这种混合并没有引起所谓的“错误灾难”,这意味着复制中的突变或随机错误仍然低于阈值,确保它们在累积之前可以被消除。

生物学家大卫·德默 (david deamer) 说“事实上,(加入肌苷) 克服了错误灾难的问题,这是对 (分子) 意义的一个重要考验。”他唯一的含糊其辞是声称肌苷在制造原始RNA方面比其他替代碱基更合理。他还不认为应该排除其他碱基,因为“这是一个相当广泛的说法……基于高度特定的化学反应”。

MRC分子生物学的化学起源研究员John Sutherland说:“但是,因为肌苷很容易从另一个碱基对腺嘌呤衍生而来,它使得起源生命的过程比从头开始制造鸟嘌呤‘更容易’”。

Sutherland告诉Live Science,这些发现打破了“肌苷无法发挥作用的传统观念”。肌苷因其以一种称为转移RNA的RNA形式开展的非常具体的工作而获得了这一声誉,该RNA可以解码遗传信息。

肌苷被认为是“不稳定”,或者与各种碱基对而不是单一碱基对结合。这会使它成为一个很差的分子,因为肌苷可能与之结合的方向不明确,可以给出形成新RNA的独特指令。因此,“我们很多人错误地认为[不稳定]是肌苷的固有特性,”萨瑟兰说。但是这项研究表明,在早期世界环境中,RNA首次出现时,肌苷不会摇摆,而是与胞嘧啶可靠配对,他补充道。

“这一切现在都有意义,但基于较旧的结果,我们没想到肌苷能发挥出如此好的作用,”研究资深作者,哈佛大学化学与化学生物学教授Jack Szostak说。

Szostak和他的团队现在正试图弄清楚原始RNA可能与现代RNA有何不同 – 以及它最终如何变成现代RNA。此外,他们的实验室大部分都专注于RNA分子在酶进化之前如何复制。(酶是加速化学反应的蛋白质)

“这是一个很大的挑战,”Szostak告诉Live Science。“我们取得了很多进展,但仍有未解决的难题。”

Sutherland还指出,该领域通常从纯粹的“RNA世界假设”转变为将更多成分混入创造生命的大锅中。这些包括脂质,肽,蛋白质和能源。他补充说,在研究人员看来,“这是一个不那么纯粹的RNA世界。”

本文源自 Live Science ,由米粮仓 艾米 基于创作共用协议(CC BY-NC)发布。

支付宝扫码打赏 微信扫码打赏

打赏一下,后续米粮更可口

喜欢 0

下一篇:

  • 更多喜欢
  • 无聊晒图
  • 米粮推荐
  • -暂无相关文章-