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《德国应用化学》:简单化合物苯基磷二酰胺(DAP)在生命出现之前可能就已存在于地球

《德国应用化学》:简单化合物苯基磷二酰胺(DAP)在生命出现之前可能就已存在于地球

《德国应用化学》:简单化合物苯基磷二酰胺(DAP)在生命出现之前可能就已存在于地球

(神秘的地球uux.cn报道)据科技日报(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,该假说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,黏附在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,因为它们可以一种黏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。

相关报道:地球上最早的活分子可能是DNA和RNA的混合物

(神秘的地球uux.cn报道)据科学在线:来自美国的科学家发现,磷酸二酰胺可在RNA和DNA的第一条链的出现中发挥重要作用,然后它们可以粘在一起,成为地球上第一个自我复制的分子。这项研究发表在《 Angewandte Chemie》杂志上。

二氨基磷酸二氢钠(DAP)是一种简单的化合物,可能早在生命存在之前就已出现在地球上。科学家目前的发现是一系列研究中的最新发现,这些研究指出了DNA和RNA可能以相似化学反应的产物形式形成的可能性,并且地球上最早的活生物体是从它们的混合物中出现的。斯克里普斯研究所的研究负责人拉马纳拉扬扬·克里希那穆提(Ramanarayanan Krishnamurti)说:“这一发现是朝着详细的化学模型发展迈出的重要一步,该化学模型是如何在地球上形成第一生命的。科学家们注意到,他们的发现使人们对RNA世界的假说产生了怀疑,RNA世界的假说在近几十年来一直占据着科学的主导地位。它说最早的生物是基于RNA,后来出现了DNA。

长期以来,研究作者一直怀疑这一假设。他们认为RNA分子可能太“粘”而无法自我复制。RNA可以为其自身吸引一种“构件”。但是问题是,如果RNA成功地将某些东西附着到自身上,那么它分离的效果就不会那么好。现代生物产生的酶可以使孪生的RNA或DNA链走不同的路径,从而允许复制,但是目前尚不清楚在没有酶的世界中如何做到这一点。

最近,在以前的工作中,作者们能够证明作为DNA一部分和RNA一部分的“嵌合”分子链可以解决这个问题。这是可能的,因为它们可以以较少发粘的方式使互补链模板化,从而使它们相对容易分离。科学家最近还表明,核糖核苷和脱氧核苷的构建基块可能在地球早期出现。此外,科学家证明DAP可以在修饰核糖核苷并将它们连接在一起形成第一条RNA链方面发挥关键作用。新的研究表明,在类似条件下的DAP可以对DNA起到相同作用。

“令我们惊讶的是,我们发现使用DAP与脱氧核苷反应时,如果它们的链不是由相同物质组成,例如,仅是胸腺嘧啶,而是由不同'字母'-A和T或G组成的混合物,则效果更好。另一位研究作者埃迪·希门尼斯(Eddie Jimenez)说。科学家指出,他们现在可以研究在这些条件下可能会出现哪些嵌合分子,以及它们是否可以自我复制和发育。

研究结果为新的,更广泛的研究铺平了道路,该研究涉及DNA-RNA自我复制混合物如何在我们的星球上出现,发展和传播,从而成为所有现代生物的始祖。此外,研究结果可以在化学和生物学中找到实际应用。




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