05.17 科學家創造自我複製分子,解釋生命如何開始

科學家創造自我複製分子,解釋生命如何開始

為了弄清楚大約40億年前生命最初是如何繁盛起來的,科學家們創造了一種全新的基因複製系統,生成實際上可以自我複製的分子。

關於海洋生命起源的最有說服力的論點之一是以RNA為基礎的,RNA實際上是DNA的單鏈。與DNA類似,RNA由單個鹼基對組成,可以包含遺傳信息。據認為,這些分子可能是DNA的前體,形成於深海海底的通風口。

但是為了讓一段DNA(在這種情況下是RNA)自我複製,它需要酶的幫助。之前已經發現,一些RNA鏈可以摺疊成三維形狀,形成類似酶的結構,稱為核酶,這些結構可以成功地讀取和複製其他RNA鏈。

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然而,矛盾的是,這些核酶由於其摺疊結構而無法讀取和自我複製,導致了某種類似雞和雞蛋的情況。

現在,研究人員說,他們第一次能夠開發出一種能複製摺疊鏈的核酶,包括它自身的複製。。這是瞭解第一次生命如何在數十億年前的海洋中從不同分子的混合物中誕生的重要一步。

菲利普·霍利格博士(Dr Philipp Holliger)說:“通過重新思考如何解決這個問題,我們找到了解決RNA複製悖論的方法,我們不再試圖模仿現有的生物學,而是設計了一種全新的合成策略。令人興奮的是,我們的RNA現在可以自我合成了。”

通常通過逐個添加單個鹼基對來複制RNA鏈。但是研究人員對此進行了調整,看看如果核酶一次增加三個鹼基對會發生什麼。他們的發現令人印象深刻。

雖然添加單個鹼基對使得核酶不可能複製一個摺疊的RNA片段,但如果核酶一次添加三個鹼基對,三重態將與RNA緊密結合,以至於迫使它展開,使其能夠被複制。這意味著核酶可以自我複製,從而解決這一悖論。

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研究人員認為,如果“原始湯”含有不同長度的鹼基對,那麼這可能有助於在早期海洋中開始生命。雖然研究人員在-7°C下進行了這項實驗,以濃縮RNA,但他們現在想探索的是,他們是否能夠在更多樣化的化學組合中取得同樣的效果,更類似於生命開始時的海洋。


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