地球首批生命形式或由RNA-DNA混合產生

近日,美國斯克里普斯研究所科學家在化學研究領域核心期刊《德國應用化學》上發表論文稱,一種名為苯基磷二酰胺(DAP)的簡單化合物在生命出現之前可能就已存在於地球上,它可以通過化學手段將名為脫氧核苷酸的微小DNA結構單元編織在一起,形成原始的DNA鏈。

地球首批生命形式或由RNA-DNA混合產生

該發現指出了DNA與RNA作為相似化學反應的產物一起出現的可能性,而第一批自我復制的分子,即地球上第一批生命的形式,正是這兩種分子的混合體。近幾十年來,「RNA世界」假說在生命化學領域一直占據主導地位,該假說認為早期生命分子完全基於RNA,而DNA僅在後來作為RNA進化的產物才出現。而本次發現對該假說提出了挑戰,進一步解釋了地球生命是如何起源的這一古老問題。

一條RNA鏈可以吸引其他單個RNA結構單元,黏附在RNA鏈上形成一種鏡像鏈。如果新鏈可以脫離模板鏈,並開始通過相同的過程作為模板結合其他新鏈,那麼它就實現了構成生命的自我復制的「壯舉」。

然而RNA鏈可能擅長結合互補鏈,但卻不太擅長與這些鏈分離。現代生物體產生的酶可迫使RNA(或DNA)雙鏈分開成兩條,從而實現復制,但目前尚不清楚在沒有酶的世界里如何做到這一點。

地球首批生命形式或由RNA-DNA混合產生

該研究資深作者、斯克里普斯研究所化學副教授克里希納穆爾蒂指出,部分DNA和部分RNA的「嵌合」分子鏈或解決了這個問題,因為它們可以一種黏性較小的方式結合互補鏈,從而使它們相對容易分離。

在過去的研究中,科學家們已經發現,簡單的核糖核苷酸和脫氧核糖核苷酸(分別是RNA和DNA的構成單元),可能是在早期地球非常相似的化學條件下產生的。有機化合物DAP起到了修飾核糖核苷酸,並將它們串在一起形成第一條RNA鏈的關鍵作用。而此次研究表明,在類似條件下,DAP也可以對DNA起到同樣作用。

這一發現為更廣泛地研究自我復制的DNA-RNA混合物如何在原始地球上進化和傳播,構建更完善的現代生物學鋪平道路。

總編輯圈點

RNA真的獨自完成了生命起源的關鍵任務嗎?近些年來,大量證據表明RNA和DNA可能幾乎同時出現在最初的生命形式中,隨後很快,二者又憑借各自的優勢和缺陷進行了合理又明確的「分工」:DNA負責遺傳信息長期穩定的存儲,RNA則負責遺傳信息的短期存儲和運輸,以及製造蛋白質——就像人們今天在細胞中看到的那樣。而在「零」的起點上,或許仍是RNA和DNA兩個必不可少的因素共同協作,才有了今天地球上的生機勃勃、生命不息。

來源:cnBeta