研究稱增稠劑有助完成自我復制,或是早期生命形成關(guān)鍵因素

一般認為，最早期的生命形式都是建立在核糖核酸之上。

美國喬治亞理工學院研究人員克里斯汀-何(右)與瑪薩-格羅夫教授。

據(jù)國外媒體報道，根據(jù)“宇宙原始湯理論”，生命起源于海洋或水塘。該理論認為，生命是多種因素綜合的產(chǎn)物，比如降雨、混合的分子、陽光的溫暖以及夜間的涼爽等。近日，美國喬治亞理工學院科學家發(fā)表最新研究成果認為，生命形成的處方中應該還包括一種關(guān)鍵因素--增稠劑。生命的形成必須要依賴這種所謂的增稠劑，增稠劑有助于類似基因鏈的事物首次在海洋或水塘中完成自我復制。

一般認為，最早期的生命形式都是建立在核糖核酸之上。該理論認為，在漫長的進化過程中，這種自我復制的核糖核酸鏈當增長到足夠長并可能形成基因的時候，這就標志著生命可能會出現(xiàn)。這些長長的核苷酸鏈可能會與水塘中較短的核苷酸鏈相混合，在陽光熱量的作用下，較長的核苷酸鏈會從螺旋結(jié)構(gòu)中斷開并與較短的核苷酸鏈進行組合配對，最終形成自身的復制版本。但是，在單純的水環(huán)境中，當溫度降下來時，較長的核苷酸鏈會快速歸位到自己的螺旋結(jié)構(gòu)上，因此幾乎沒有時間來完成組合配對程序。這就是所謂的“鏈抑制”。

美國喬治亞理工學院科學家克里斯汀-何和艾塞克-加萊戈等人希望能夠解開一個謎團，即在酶出現(xiàn)之前，現(xiàn)代基因編碼的早期形式是如何實現(xiàn)首次復制的。研究人員并沒有將實驗環(huán)境選擇在水中。他們向包含有真正基因鏈的“湯”中加入一種粘性溶劑--增稠劑，從而減慢長鏈的運動速度。克里斯汀-何解釋說，“這樣看起來更像是生命起源的化學成份，因為在生命起源之前，地球上可能有許多粘稠的水塘。在這樣的溶液中，運動較快的短鏈就有機會跳到長鏈上，并組合形成長鏈的復制品?！?/p>

圖a顯示，在只有水的環(huán)境中，復制過程無法繼續(xù)。圖b顯示，粘性的增稠劑可以讓基因鏈與可能的復制版本部件進行配對。

在實驗中，研究人員的思路不僅僅證明可行，而且取得了令人振奮的成果。脫氧核糖核酸鏈和核糖核酸鏈合攏到一起，形成了發(fā)夾形狀，從而有助于核糖核酸和脫氧核糖核酸完成配對過程。此外，這種形狀也允許更多可能的功能性活動，比如核酶的作用?？死锼雇?何解釋說，“如果核酶能夠在同樣的過程中促進基因編碼復制，也有可能加速最早生命的形成?！?/p>

為了證明粘性增稠劑在原始湯中起到的重要作用，研究人員采用了一種自然形成的基因，而不是選擇某種特別編輯的基因序列，在實驗室中盡可能地還原數(shù)十億年前的地球環(huán)境。克里斯汀-何介紹說，“考慮到原始湯可能是很渾濁的，其中可能有許多雜物，因此我們最初就采用了更加不純凈的核苷酸，但結(jié)果證明它仍然有效。也許在數(shù)十億年前，在某種粘稠的水塘中也曾發(fā)生過同樣的反應?！睂嶒炛惺褂玫娜軇┦恰癵lycholine”。在生命出現(xiàn)之前，地球上也許并不存在這種物質(zhì)，但是數(shù)十億年之前可能存在其它粘性溶劑。

科學家們的研究成果發(fā)表于《自然化學》期刊之上。

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