鏡中花,水中月都屬於鏡像中的世界。
碰不到,撈不著。
那麼什麼是鏡像生命呢?
這涉及到手相,哦,不對,是手性的概念。
![鏡像生命的合成秘密](http://p2.ttnews.xyz/loading.gif)
簡單地說,就是讓有機大分子照照鏡子。鏡外的是正常分子,鏡內的就是鏡像分子。
你的手和身體也一樣,左手照鏡子變右手,右手照鏡子變左手。
![鏡像生命的合成秘密](http://p2.ttnews.xyz/loading.gif)
在化學中,有機大分子一般都有兩種手性,甚至更多。即L構型和D構型。
有趣的是,生物大分子保持了驚人的一致。
組成DNA/RNA的核苷酸都是D手性的,而組成蛋白氨基酸都是L手性的。
這在進化上一直是沒有解釋清楚的謎團。
如果存在一個鏡像的地球,那麼其上的鏡像生命
組成DNA/RNA的核苷酸都是L手性的,而組成蛋白氨基酸都是D手性的。
合成生物學是一個全新的領域,似乎什麼分子元件都可以合成,但是其中的技術壁壘也顯而易見。
合成生物學界大佬,美國斯坦福大學的Drew Endy教授提出三大合成生物學的基本原則:標準化(standardization),去耦合(decoupling)和模塊化 (modularization)。
按照合成生物學的三大基本原則,我們首先對生命系統進行拆分和組裝。
首先需要找到核心才能標準化。
組成碳基生命的基本物質是DNA,RNA和蛋白。DNA負責進行遺傳信息的水平流動,而RNA和蛋白負責遺傳信息的垂直流動。當然RNA偶爾也充當多面手,完成信息的多方位流動。
因此,生命的基礎是中心法則中的三個標準過程。複製轉錄和翻譯。只要是生命,都逃不開這三個過程。
下一步怎麼辦呢?拆分(decoupling)唄
其實就是將生命當成了一個機器,把相關的零件給拆下來,吃透研究清楚了(基礎生物學),再原樣裝回去(合成生物學)。雖然說,複製轉錄和翻譯相輔相成,但這是三個相對獨立的生命過程。因此可以將中心法則分成三個獨立的部分。即DNA負責遺傳信息的複製,RNA負責遺傳信息的攜帶和翻譯,蛋白負責遺傳信息對外部進行的展示。
decoupling完成,我們就可以將這三個過程模塊化了。
複製模塊最簡單,只需要兩類,即DNA和DNA聚合酶。
RNA轉錄模塊,也是兩類DNA模板和RNA聚合酶。
蛋白翻譯就比較複雜一些,mRNA和核糖體。
好了,路線非常清晰。
我們只需要先完成複製模塊就可以證明鏡像生命存在的可能性了,也就是可以觸摸到鏡像生命。
鏡像DNA哪裡來?
化學合成,只需要選用反手性的即L型的脫氧核苷酸(dNTP)就行了。
鏡像DNA聚合酶怎麼辦?
求助於化學多肽合成啊。
鑑於目前化學多肽合成困難重重,合成能力極為有限。因此,我們在生物界尋找最小的DNA聚合酶,以減輕化學合成的難度。
關鍵時刻,還是病毒大哥幫忙。病毒不愧是生命之源哈。這個DNA聚合酶是,ASFV pol X,非洲豬瘟病毒獨家出品,只有174個氨基酸。
好啦,大功告成,拿著鏡像的ASFV pol X去複製鏡像的DNA模板,一帆風順,水到渠成,完成了遺傳信息的垂直流動。
至此,複製模塊概念完成,算是走完了萬里長征第一步。
路漫漫其修遠兮,吾將上下而求索。
外星生命到底存不存在,我不知道。但是鏡像生命,未來可期。
各位看官,原創不易,歡迎留言點贊哈。
參考資料:
- http://zhulab.life.tsinghua.edu.cn/
- https://openwetware.org/wiki/Endy:Research
- https://www.nature.com/articles/nchem.2517
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