研究表明RNA分子的化学特性可能在复杂生命形式的发展过程中起到重要作用
研究表明RNA分子的化学特性可能在复杂生命形式的发展过程中起到重要作用
在早期荒凉的地球上，复杂生命是如何进化的？最初，一定是核糖核酸（RNA）携带了最初的遗传信息。这些生物大分子要在其序列中积累复杂性，就需要释放水。然而，在主要被海水覆盖的早期地球上，这一过程具有挑战性。在最近发表在《美国化学学会杂志》（JACS）上的一篇论文中，德国慕尼黑大学教授迪特尔-布劳恩（Dieter Braun）团队的研究人员表明，在 RNA 与周围水的斗争中，它的天然循环能力和合适的环境条件可能起着决定性的作用。前生物环境中的分子进化合作研究中心（CRC）发言人兼ORIGINS卓越集群协调员布劳恩解释说："RNA构件在不断生长的RNA链中每形成一个键，就会释放出一个水分子。反之，当水加入到 RNA 分子中时，RNA 构建块就会反馈到前生物池中"。"在低盐度、高 pH 值的条件下，这种水的周转尤其有效。我们的实验表明，在地球早期火山岛上普遍存在的条件下，生命可以从很小的一组分子中产生，"该研究的第一作者阿德里安娜-塞朗（Adriana Serrão）说。在这些条件下，RNA 能够在不添加水分子的情况下分裂。RNA 链的末端保持无水状态，并能自发地重新形成新的 RNA 键。布劳恩的实验室证明，在复制序列信息时，这种分裂的 RNA 重新结合的效率很高，而且非常精确。只有当 RNA 构建块与双链结构中具有精确匹配碱基对的模板 RNA 分子结合时，这一过程才会发生。这样，在现有的 RNA 链因加水而解体之前，就会产生一个副本。以前人们认为，RNA 只能通过"随机"构建长度约为 200 个核苷酸的序列（即所谓的核糖酶）来复制自身。然而，核糖酶只能在生理盐水环境下工作，因此对 RNA 不利。这项新研究的结果是，在RNA进化的早期阶段不需要这些复杂的核糖酶序列。"这种精确度与核糖酶实现的 RNA 复制相当，"该研究的第一作者 Sreekar Wunnava 说。"这意味着，RNA世界的出现不需要先有复杂的长序列"。因此，早期生命由一个非常简单的新陈代谢过程组成，在这个过程中，RNA 序列通过不断替换回收分子的方式进行复制。要做到这一点，只需要一个碱性淡水环境，比如今天仍然存在于夏威夷群岛或冰岛等火山岛上的淡水环境。布劳恩解释说："因此，生命可能是从由 RNA 构建块组成的简单、寒冷的前生物原始汤中产生的。虽然反应在这些条件下进行得非常缓慢，需要几天时间才能完成，但进化之初并不缺乏时间，原始火山岛上的寒冷淡水避难所让RNA得以在原本荒凉的早期地球上生存下来。"编译自:ScitechDaily ...
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