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研究表明 RNA 分子的化学特性如何促进生命起源

2024-03-25 10:17:16 生活来源：

导读复杂的生命是如何在不适宜居住的早期地球上发展起来的?一开始一定有核糖核酸(RNA)来携带第一个遗传信息。为了增加序列的复杂性，这些生物分...

复杂的生命是如何在不适宜居住的早期地球上发展起来的?一开始一定有核糖核酸(RNA)来携带第一个遗传信息。为了增加序列的复杂性，这些生物分子需要释放水。在早期地球上，大部分被海水覆盖，这并不是那么容易做到的。

在《美国化学会杂志》(JACS) 上发表的一篇论文中，慕尼黑大学教授 Dieter Braun 团队的研究人员表明，在 RNA 与周围水的斗争中，其自然循环能力和合适的环境条件可能起到决定性作用。

“RNA 的构建模块在不断增长的 RNA 链中形成的每一个键都会释放一个水分子，”益生元环境中分子进化合作研究中心 (CRC) 发言人兼 ORIGINS Excellence Cluster 协调员 Braun 解释道。

“相反，当水被添加到 RNA 分子中时，RNA 构建块就会被反馈回益生元池中。”这种水的周转在低盐度和高 pH 值的条件下尤其有效。该研究的主要作者阿德里安娜·塞拉奥(Adriana Serrão)表示：“我们的实验表明，在早期地球火山岛上普遍存在的条件下，生命可能从非常小的一组分子中诞生。”

在这些条件下，RNA 具有在不添加水分子的情况下分裂的能力。 RNA链的末端保持不含水并且可以自发地重新形成新的RNA键。 Braun 的实验室证明，在复制序列信息时，这种分裂 RNA 的重新结合可以高效且非常精确地进行。

仅当 RNA 构建模块与模板 RNA 分子结合并以双链结构精确匹配碱基对时，才会发生此过程。这会产生现有 RNA 链的副本，然后通过添加水将其分解。

此前人们认为 RNA 只能通过“随机”构建长度约为 200 个核苷酸的序列(即所谓的核酶)来复制自身。然而，核酶只能在盐水和 RNA 不利的环境中发挥作用。

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