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研究稱增稠劑或是早期生命形成關鍵因素 有助完成自我復制

來源: 作者: 瀏覽次數:[]  發布時間:2016年10月17日 14:38

一般認為,最早期的生命形式都是建立在核糖核酸之上。

美國喬治亞理工學院研究人員克里斯汀-何(右)與瑪薩-格羅夫教授。

據國外媒體報道,根據“宇宙原始湯理論”,生命起源于海洋或水塘。該理論認為,生命是多種因素綜合的產物,比如降雨、混合的分子、陽光的溫暖以及夜間的涼爽等。近日,美國喬治亞理工學院科學家發表最新研究成果認為,生命形成的處方中應該還包括一種關鍵因素--增稠劑。生命的形成必須要依賴這種所謂的增稠劑,增稠劑有助于類似基因鏈的事物首次在海洋或水塘中完成自我復制。

一般認為,最早期的生命形式都是建立在核糖核酸之上。該理論認為,在漫長的進化過程中,這種自我復制的核糖核酸鏈當增長到足夠長并可能形成基因的時候,這就標志著生命可能會出現。這些長長的核苷酸鏈可能會與水塘中較短的核苷酸鏈相混合,在陽光熱量的作用下,較長的核苷酸鏈會從螺旋結構中斷開并與較短的核苷酸鏈進行組合配對,最終形成自身的復制版本。但是,在單純的水環境中,當溫度降下來時,較長的核苷酸鏈會快速歸位到自己的螺旋結構上,因此幾乎沒有時間來完成組合配對程序。這就是所謂的“鏈抑制”。

美國喬治亞理工學院科學家克里斯汀-何和艾塞克-加萊戈等人希望能夠解開一個謎團,即在酶出現之前,現代基因編碼的早期形式是如何實現首次復制的。研究人員并沒有將實驗環境選擇在水中。他們向包含有真正基因鏈的“湯”中加入一種粘性溶劑--增稠劑,從而減慢長鏈的運動速度。克里斯汀-何解釋說,“這樣看起來更像是生命起源的化學成份,因為在生命起源之前,地球上可能有許多粘稠的水塘。在這樣的溶液中,運動較快的短鏈就有機會跳到長鏈上,并組合形成長鏈的復制品。”

圖a顯示,在只有水的環境中,復制過程無法繼續。圖b顯示,粘性的增稠劑可以讓基因鏈與可能的復制版本部件進行配對。  

在實驗中,研究人員的思路不僅僅證明可行,而且取得了令人振奮的成果。脫氧核糖核酸鏈和核糖核酸鏈合攏到一起,形成了發夾形狀,從而有助于核糖核酸和脫氧核糖核酸完成配對過程。此外,這種形狀也允許更多可能的功能性活動,比如核酶的作用。克里斯汀-何解釋說,“如果核酶能夠在同樣的過程中促進基因編碼復制,也有可能加速最早生命的形成。”

為了證明粘性增稠劑在原始湯中起到的重要作用,研究人員采用了一種自然形成的基因,而不是選擇某種特別編輯的基因序列,在實驗室中盡可能地還原數十億年前的地球環境。克里斯汀-何介紹說,“考慮到原始湯可能是很渾濁的,其中可能有許多雜物,因此我們最初就采用了更加不純凈的核苷酸,但結果證明它仍然有效。也許在數十億年前,在某種粘稠的水塘中也曾發生過同樣的反應。”實驗中使用的溶劑是“glycholine”。在生命出現之前,地球上也許并不存在這種物質,但是數十億年之前可能存在其它粘性溶劑。

科學家們的研究成果發表于《自然化學》期刊之上。(生物谷Bioon.com)

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