英在地球早期環(huán)境模擬條件下合成類RNA

英國化學家13日宣布，他們開發(fā)出一個實驗模型，可展示40億年前地球生命如何以一種自我復制的分子形式起源。研究人員在早期地球環(huán)境模擬條件下首次合成了一種中間物質(zhì)，該物質(zhì)可純化合成RNA所需的核糖和堿基，并最終形成一種類RNA。相關(guān)研究發(fā)表在當日出版的《自然》雜志上。
　　眾所周知，脫氧核糖核酸（DNA）和核糖核酸（RNA）是生物體的遺傳分子，都由堿基、核糖和磷酸組成。DNA具有雙螺旋的復雜結(jié)構(gòu)，而單鏈的RNA在結(jié)構(gòu)上更為簡單和牢固。因此有學者認為，DNA過于復雜，不可能在瞬間突然出現(xiàn)。在生命最初產(chǎn)生時，DNA的單鏈“表親”———RNA要先于DNA出現(xiàn)，是地球上最早出現(xiàn)的攜帶遺傳信息的核酸。
　　不過，這種“RNA第一”理論，在現(xiàn)實論證中卻遇到不少問題。
　　RNA包括三個主要組成部分：堿基、核糖和磷酸。在傳統(tǒng)思路看來，這三種物質(zhì)必須分別形成后再以分子的形式相結(jié)合才能形成RNA。因此與DNA相比，RNA雖然更為簡單，但仍是一個復雜分子，不大可能自行組裝成功。此前試圖通過化學方式來證明這三種化學物質(zhì)可以同時產(chǎn)生的努力也均以失敗告終。
　　但英國曼徹斯特大學化學家給出了不同解釋。由約翰·薩瑟蘭教授領(lǐng)導的研究小組大膽提出，通過模擬地球早期環(huán)境中的一系列化學反應，可以合成一種重要的中間物質(zhì)，進而合成類RNA。
　　實驗模型表明，從40億年前就已在地球上存在的簡單化學物質(zhì)中形成RNA的所有成分是完全可能的，他們已合成了RNA的三個組成部分中的兩個，并首次成功合成出一種類RNA。試驗先由一種被稱為羥基乙醛的簡單糖類開始，而后將其與一種氰化物和氨的合成物———單氫胺以及磷酸鹽發(fā)生反應，從而產(chǎn)生出一種被稱為2-氨基噁唑的中間物質(zhì)。研究人員發(fā)現(xiàn)，自然界的晝夜溫差可幫助純化2-氨基噁唑，將其變成充裕的前體，這有助于形成新核苷酸分子的糖和堿基蛋白。磷酸鹽的存在和來自太陽的紫外線則促成了合成。
　　美國分子生物學家杰克·索斯塔克在《自然》雜志的相關(guān)評論中，對該研究給予了高度評價,稱這將是多年來通過化學方式解釋生命起源研究的一大進展，代表了多年來“前生物化學”研究所取得的重大進展，前生物化學是研究導致地球生物出現(xiàn)的化學進程的術(shù)語。