化学家首次重现 RNA 的繁殖方式
        伦敦大学学院 (UCL) 和 MRC 分子生物学实验室 (MRC Laboratory of Molecular Biology) 的化学家已经证明了 RNA(核糖核酸)如何在早期地球上自我复制——这是生命起源的关键过程。

         科学家认为,在最早的生命形式中,在 DNA 和蛋白质后来出现并接管之前,遗传物质已经由 RNA 链携带和复制。

         然而,以一种简单的方式让 RNA 链在实验室中复制——即,这很可能发生在生命的开始——已被证明是具有挑战性的。 RNA 链压缩成双螺旋,阻止其复制。 就像魔术贴一样,这些很难拉开并且很快就会粘在一起,没有时间复制它们。

         在《自然化学》中描述的一项研究中,研究人员通过在水中使用三个字母的“三联体”RNA 构建块并添加酸和热来分离双螺旋,从而克服了这个问题。 然后他们中和并冷冻了溶液。 在冰之间的液体间隙中晶体中,他们看到三重体构建块覆盖了 RNA 链并阻止它们重新组装在一起——允许复制发生。

         通过解冻并重新开始循环,pH 值和温度的反复变化(这在自然界中可能发生)使 RNA 能够一遍又一遍地复制,RNA 链足够长,具有生物学功能并在生命起源中发挥作用。

         Philipp Holliger 博士(MRC 分子生物学实验室),领导这项研究的人说:“生命通过信息与纯化学分开,信息是编码在遗传物质中的分子记忆,从一代传到下一代。 要进行此过程,必须复制信息,即 复制,传递。

         的主要作者 James Attwater 博士(伦敦大学学院化学和 MRC 分子生物学实验室)说:“复制是生物学的基础。 从某种意义上说,这就是我们在这里的原因。 但在生物学中没有第一个复制器。

         “即使是作为所有已知生命祖先的单细胞生物,最后的普遍共同祖先 (LUCA),也是一个相当复杂的实体,它背后隐藏着许多隐藏在我们面前的进化历史。

         “我们最好的猜测是,早期生命是由 RNA 分子主导的。 但这个假说的一个大问题是,我们无法让 RNA 分子以数十亿年前生命开始之前可能发生的方式进行自我复制。

         “我们不能像今天的生物学那样依赖复杂的酶来做到这一点。 它需要一个更简单的解决方案。 我们设计的变化条件可能是自然发生的,例如温度的昼夜循环,或者在热岩石与寒冷大气相遇的地热环境中。

         “我们使用的 RNA 的三联体或三个字母的构建块,称为三核苷酸,在今天的生物学中已经不存在,但它们允许更容易复制。 最早的生命形式可能与我们所知道的任何生活都大不相同。

         “我们试图构建的生物物种模型需要足够简单,以便从早期地球的化学中出现。”

         虽然这篇论文只关注化学,但研究小组表示,他们创造的条件可以合理地模仿淡水池塘或湖泊中的条件,尤其是在地球内部热量已到达地表的地热环境中。

         然而,这个在冻融盐水中无法复制 RNA,因为盐的存在会干扰冷冻过程并阻止 RNA 构建块达到复制 RNA 链所需的浓度。 研究人员说,虽然高浓度的 RNA 也可以通过蒸发发生,例如在高温下蒸发的水坑,但 RNA 分子在较高温度下不稳定,更容易分解。

         生命的起源没有可能仅存在于 RNA 中,但被认为是由 RNA、肽(氨基酸短链,是蛋白质的组成部分)、酶和可以保护这些成分免受环境影响的屏障形成脂质的组合产生的。

         伦敦大学学院和 MRC 分子生物学实验室 (LMB) 的几位研究人员正在揭示有关生命如何开始的线索。 近年来,由 John Sutherland 博士 (LMB) 和 Matthew Powner 教授 (UCL 化学) 领导的团队已经展示了化学如何从早期地球上可能丰富的简单分子构建块中创造出许多生命起源的关键分子,包括核苷酸(RNA 和 DNA 的组成部分)、氨基酸和肽(蛋白质的组成部分)、简单脂质和一些维生素的前体。

         最新研究得到了英国研究与创新 (UKRI) 下属的医学研究委员会 (MRC) 以及英国皇家学会和大众汽车的支持基础。