为了追踪从非进化有机化学到第一个真正的活细胞的途径,马萨诸塞州哈佛医学院的科学家提出,这些早期的构建模块包含鲜为人知的核酸,这些核酸不属于任何现代基因组。
我们如何进化出由 DNA 编码的基因组文库,这些基因组文库由基于蛋白质的酶管理并转录成短命长度的 RNA 记录,这一问题对于理解地球上生命如何产生至关重要。
这两种普遍存在的化学物质的组成部分很容易就存在于我们新生星球上的恶劣环境。
但根据我们所了解的情况化学产生除了众所周知的核酸RNA和DNA之外,还有很大的空间可以在混合物中形成其他变异。
为了了解这种混合物的行为方式,研究人员根据混合混合物制作了核苷酸配方,其中不仅包括熟悉的核糖核酸 (RNA) 和脱氧核糖核酸 (DNA),还添加了一些称为阿拉伯核酸,或全日空航空公司。
三种不同核酸之间的差异就像形成分子核心的糖上缺少氧或翻转羟基一样微妙。
尽管这些差异可能很小,但它们在不同条件下形成的聚合物的稳定性方面却可以产生很大的差异。 不同类型的核酸也可以混合形成杂合代码,其中一些比其他更容易分解。
研究人员发现,在自我复制方面,纯 RNA 串比其他形式的纯核酸表现得更好,不仅在速度上,而且在精度和效率上都超过了它们。
令人惊讶的是,通过在环境中存在 DNA/ANA 杂交体的某些组合,RNA 在复制方面表现得更好,这一发现解决了长期以来对“RNA 复制”的批评。RNA世界假说。
回到 20 世纪 60 年代生物学家 Carl Woese、Francis Crick 和 Leslie Orgel 指出,RNA 具有一举两得的本领。 即使在今天,它仍然被视为细胞中编码和执行物理任务的一种手段。
这意味着RNA可以作为生命的便利序幕,形成“生命”的基础。'通过发挥指导和复印机的作用来竞争核酸序列。
不幸的是,“方便”是这里的关键词。 当RNA被类似的东西包围时,RNA是如何成为王者的,而这些相似物可能会扰乱它的机器?
“几年前,莱斯利·奥格尔(Leslie Orgel)嘲笑原始地球上可能存在纯浓缩核糖核苷酸库的天真想法为‘分子生物学家的梦想’,”哈佛大学化学生物学家说和诺贝尔奖获得者杰克·绍斯塔克。
“但是相对现代的同质 RNA 如何从不同起始材料的异质混合物中产生还是未知的。”
几年前Szostak 和他的团队发现了 RNA 和 DNA 混合串的证据,这有助于解释为什么 DNA 最终主宰了我们的基因组,尽管 RNA 具有双重才能。
这项最新研究补充了这一发现,再次表明我们不需要解释 RNA 或 DNA 如何在它们自己的化学湿袋中分别产生。
“不需要纯粹的构建块的原始池,”绍斯塔克说。
更重要的是,周围存在其他类型的核酸(包括不再被活体机器使用的核酸)实际上可能有助于纯RNA链占据主导地位,使它们能够承担最基本的生物学任务并代表生命的原始形式。
“随着时间的推移,RNA 复制化学的内在化学作用将导致合成越来越同质的 RNA 片段,”绍斯塔克说。
未来的工作可以展示其他核酸如何与新兴的生物化学相互作用,以 DNA、RNA、ANA 的嵌合体形式填充生命起源的潜在细节,甚至可能是我们目前能发现的其他变体的嵌合体。只能在实验室里做梦。
虽然我们只能推测数十亿年前地球上生命是如何产生的,但找到我们起源的证据可以帮助我们了解生命如何在宇宙的其他地方产生,更不用说我们如何创造生命了。生物学的合成替代品回到这里在我们的家园星球上。
按照这个速度,我们可能需要将 RNA 世界假说视为不适用。
这项研究发表在美国化学会杂志。