不懼過(guò)往，不畏將來(lái)！2020-12-30 13:54
新研究表明，首批地球生命可能起源于DNA和RNA的混合物。
從這張隕石樣品的偽彩色顯微鏡照片中，可以觀(guān)察到獨特的角閃石晶體。
地球生命的起源故事也許將被一項新研究改寫(xiě)。近日，美國斯克里普斯研究中心的化學(xué)家們在《德國應用化學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱(chēng)，一種名為磷酸二胺（DAP）的簡(jiǎn)單化合物在生命出現之前似乎就已經(jīng)存在于地球上，它可以用化學(xué)方法將脫氧核糖核苷構建為原始的DNA鏈。
新發(fā)現表明，DNA和RNA可能是類(lèi)似化學(xué)反應的產(chǎn)物，第一批自我復制的分子就是這兩種物質(zhì)的混合物。這不僅回答了地球生命起源的重要問(wèn)題，還為探索自我復制的DNA-RNA混合物如何在原始地球上進(jìn)化、傳播并最終形成更成熟的現代生物鋪平了道路。
論文通訊作者、斯克里普斯研究所的化學(xué)副教授Ramanarayanan Krishnamurthy博士說(shuō)：“我們一直想建立地球最初生命形式起源的詳細化學(xué)模型，這一發(fā)現是我們邁出的重要一步?！?/p>
幾十年來(lái)主導生命起源的化學(xué)假說(shuō)（“RNA世界”假說(shuō)）認為，RNA是初代復制因子的基礎，DNA則是后來(lái)RNA生命形式的產(chǎn)物。但Krishnamurthy等人認為，雖然RNA可以很好地利用核糖核苷形成互補鏈，但它們不太善于從模板鏈中分離并復制其他新鏈。也就是說(shuō)，由于“粘性”太強，RNA無(wú)法完成生命基礎的自我復制。
在新研究中，研究人員指出，DNA和RNA的“嵌合”鏈也許能夠解決這個(gè)問(wèn)題，它們可以用一種“不太粘”的方式來(lái)制造互補鏈，彼此相對容易分離。而此前科學(xué)家們已經(jīng)證實(shí)，RNA和DNA的組成部分（核糖核苷和脫氧核糖核苷）在地球早期生態(tài)中很可能在非常相似的化學(xué)條件下產(chǎn)生。由此，生命起源于DNA-RNA混合物的說(shuō)法有了堅實(shí)的理論支撐。
另外，研究人員在2017年曾報告稱(chēng)，有機化合物DAP可能發(fā)揮了關(guān)鍵作用，它會(huì )修飾核糖核苷酸，并將其串成RNA鏈。第一批RNA鏈就此誕生。新研究表明，在類(lèi)似條件下，DAP也可以“加工”DNA。當脫氧核糖核苷為不同堿基混合物時(shí)，DAP與脫氧核糖核苷的反應效果更好。
Krishnamurthy說(shuō)：“我們更好地理解了產(chǎn)生初代RNA和DNA的原始化學(xué)反應，現在我們還可以將其用于混合DNA和RNA構建模塊，看看形成了哪些嵌合分子，這些分子又能否自我復制、進(jìn)化?！毖芯咳藛T還指出，這項工作可能有廣泛的實(shí)際應用前景。用于COVID-19檢測的“PCR”技術(shù)使用了一種相對脆弱的酶來(lái)人工合成DNA和RNA，存在許多局限性。因此，用不含酶化學(xué)方法制造DNA和RNA將更具吸引力。
編譯：花花
審稿：西莫
責編：陳之涵
期刊來(lái)源：《德國應用化學(xué)》
期刊編號： 1433-7851
原文鏈接：
https://phys.org/news/2020-12-discovery-boosts-theory-life-earth.html
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