Load mobile navigation

生命起源新观点:新研究证明在生命出现之前就存在于地球上的化合物——二酰胺磷酸盐

生命起源新观点:新研究证明在生命出现之前就存在于地球上的化合物——二酰胺磷酸盐

生命起源新观点:新研究证明在生命出现之前就存在于地球上的化合物——二酰胺磷酸盐(Credit: © BillionPhotos.com / stock.adobe.com)

(神秘的地球uux.cn报道)据中国科学报(徐锐):科学家一直在探寻生命的起源,提出了许多假说。近期,美国斯克利普斯研究所的新研究支持了一个令人惊奇的生命起源新观点。他们证明了一种在生命出现之前似乎就存在于地球上的简单化合物——二酰胺磷酸盐(DAP),可通过化学反应将脱氧核糖核苷构建编织成原始DNA链。相关研究成果发表于《德国应用化学》。

这一发现指出DNA和RNA可能是类似化学反应的共同产物。第一批自我复制的分子作为地球上第一种生命形式,可能是两者的混合物。它为更广泛地研究自我复制的DNA-RNA混合物是如何在原始地球上进化和繁衍铺平了道路。

同时,该发现也对近几十年来一直占主导地位的生命科学理论——“RNA世界”假说发起了挑战。“RNA世界”假说认为最初的复制是基于RNA的,DNA只是后来作为RNA生命形式的产物出现的。

斯克利普斯研究所副教授Ramanarayanan Krishnamurthy等人之所以对“RNA世界”假说产生质疑,部分原因是RNA分子太“黏”,它擅长吸引并黏附其他单独的RNA结构单元,形成镜像链,这个新链的每个结构单元都与原始模板链的结构单元互补。如果新链可以脱离模板链,并通过相同的过程开始模板化其他新链,那么它就可以实现构成生命的自我复制。但问题恰恰在于,尽管RNA链擅长模板化互补链,但它们却不擅长与这些链分离。

现代生物制造的酶可以迫使成对的RNA链(或DNA链)“分道扬镳”,从而实现复制,但在酶还不存在的世界里如何做到这一点?

Krishnamurthy和同事在新研究中给出了答案:部分DNA和RNA嵌合在一起的分子链可能已经解决了这个问题,因为它们可以通过一种不那么“黏”的方式来模板化互补链,从而使其相对更容易分离。

Krishnamurthy说,用于制造DNA和RNA的强大、无酶的化学方法将具有广泛的实际应用价值,比如新冠检测的聚合酶链式反应技术依赖于相对脆弱的酶,因此有许多局限性。

相关论文信息:https://doi.org/10.1002/anie.202015910

相关报道:向“RNA世界”假说发起挑战,地球首个生命由RNA-DNA混合产生

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报(实习记者 张佳欣):近日,美国斯克里普斯研究所科学家在化学研究领域核心期刊《德国应用化学》上发表论文称,一种名为苯基磷二酰胺(DAP)的简单化合物在生命出现之前可能就已存在于地球上,它可以通过化学手段将名为脱氧核苷酸的微小DNA结构单元编织在一起,形成原始的DNA链。

该发现指出了DNA与RNA作为相似化学反应的产物一起出现的可能性,而第一批自我复制的分子,即地球上第一批生命的形式,正是这两种分子的混合体。近几十年来,“RNA世界”假说在生命化学领域一直占据主导地位,认为早期生命分子完全基于RNA,而DNA仅在后来作为RNA进化的产物才出现。而本次发现对该假说提出了挑战,进一步解释了地球生命是如何起源的这一古老问题。

一条RNA链可以吸引其他单个RNA结构单元,粘附在RNA链上形成一种镜像链。如果新链可以脱离模板链,并开始通过相同的过程作为模板结合其他新链,那么它就实现了构成生命的自我复制的“壮举”。

然而RNA链可能擅长结合互补链,但却不太擅长与这些链分离。现代生物体产生的酶可迫使RNA(或DNA)双链分开成两条,从而实现复制,但目前尚不清楚在没有酶的世界里如何做到这一点。

该研究资深作者、斯克里普斯研究所化学副教授克里希纳穆尔蒂指出,部分DNA和部分RNA的“嵌合”分子链或解决了这个问题,因为它们可以一种粘性较小的方式结合互补链,从而使它们相对容易分离。

在过去的研究中,科学家们已经发现,简单的核糖核苷酸和脱氧核糖核苷酸(分别是RNA和DNA的构成单元),可能是在早期地球非常相似的化学条件下产生的。有机化合物DAP起到了修饰核糖核苷酸,并将它们串在一起形成第一条RNA链的关键作用。而此次研究表明,在类似条件下,DAP也可以对DNA起到同样作用。

这一发现为更广泛地研究自我复制的DNA-RNA混合物如何在原始地球上进化和传播,构建更完善的现代生物学铺平道路。




上一篇 下一篇 TAG: 地球 化合物 生命