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研究人员说,他们已经确定了生命最早基因的功能

  • 2017-05-18
  • Scien

一项关于基因在整个生活世界中的功能的新研究增加了以下假设:地球上的生命在复制其代码之前从化学反应中捕获能量。

结果将燃料投向了最初的进化“鸡肉和鸡蛋”辩论,该辩论首先提出,复制RNA或代谢?

从海绵和水母到复杂的单细胞,最后到简单的细胞,逐渐跨越了时间和几代动物,您将到达难题。

如果复制基因需要能量,并且我们的新陈代谢受基因制造的酶调节,那么我们如何拥有没有代谢的基因,而没有基因的代谢?

一种可能的解决方案是核糖核酸(RNA)作为化学模板和从事重要作业的物理结构的多个角色,例如催化第一个原始细胞所需的反应。

这是RNA世界假设,一个在1960年代烹制的想法,认为生命来自达尔文的“温暖的小池塘“复杂有机化学物质的形式,既是代码又是分子机器的核酸聚合物。

这个想法解决了悖论,但并非没有它自己的问题,包括独立形成的长RNA聚合物的纯粹复杂性,尤其是在一个世界上一个关键组件,磷酸盐很少见。

这并不是说简短的RNA无法自行形成,所有迹象都表明我们在古代地球上至少有条件提供他们的基本建筑块。

但是,当涉及到第一个时,有一个越来越多的证据提出简单形式的新陈代谢可能已经被RNA和蛋白质固定了。

现在,来自伊利诺伊大学的Gustavo Caetano-anollés和他的同事来自土耳其盖布兹技术大学的同事易卜拉欣·科克(Ibrahim Koc)发现了更多的理由,以为生活在将其与第一个基因相关联之前就开始代谢。

两人使用了一个基因组数据库基因本体论财团,从整个生命之树中选择249种生物,不仅比较它们的序列,还要比较其每个基因的特定功能。

“理解生物体的最佳方法是通过其功能,”Caetano-anollés说。

简而言之,他们推论了最近在进化史上发展的功能(这种引起我们神经系统的过程)将被较少的生物共享。

同样,令牌越常见的功能,我们就可以追溯其发展。

在这树的基础上,每个生物都有两个功能 - 代谢和结合。

“这两个功能开始很早就是合乎逻辑的,因为分子首先需要通过代谢产生能量,并且必须通过结合与其他分子相互作用,”Caetano-anollés说。

将这一发现与“新陈代谢首先”假设的其他证据相结合,我们可以想象生命出现了,因为RNA的简短部分与已经存在的能量释放反应集成在一起,从而开发了原始基因,从而有助于将其他分子结合在一起,然后再构建成更复杂的形式。

“生物可能取代了地球上已经发生的化学反应,并通过开发酶促活性将其内部化为细胞,”Caetano-anollés说。

这些二人认为他们的过程不仅可以用来倒流,还可以识别出可以瞥见我们基因如何开发新功能的模式,或者根据他们以前的行为方式来设计新功能。

作为Caetano-Anollés他说:“通过新颖而有用的分子功能重新设计生物分子的最佳方法是从过去留下的线索中学习原理。”

毫无疑问,关于代谢是否独立于RNA或核酸串形成,然后用作催化剂的辩论,这不会是关于代谢是否独立进行的辩论的最后一句话。

但是这样的研究正在慢慢填补空白,以揭示生命的惊人且复杂的故事。

这项研究发表在PLOS一个。

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