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来自 科技知识 2019-10-13 09:01 的文章
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物艺术学家创建本人复制分子,解释生命如何早

为了弄清楚大约40亿年前生命最初是如何繁盛起来的,科学家们创造了一种全新的基因复制系统,生成实际上可以自我复制的分子。关于海洋生命起源的最有说服力的论点之一是以RNA为基础的,RNA实际上是DNA的单链。与DNA类似,RNA由单个碱基对组成,可以包含遗传信息。据认为,这些分子可能是DNA的前体,形成于深海海底的通风口。但是为了让一段DNA(在这种情况下是RNA)自我复制,它需要酶的帮助。之前已经发现,一些RNA链可以折叠成三维形状,形成类似酶的结构,称为核酶,这些结构可以成功地读取和复制其他RNA链。

这项发现进一步表明,数十亿年前生命的进化形成可能相对简单,因此宇宙其它星球也可能孕育生命形式。最早期的生命形式被认为是基于RNA,RNA是存在于现代所有活体细胞中的一种核酸。原生汤理论出现在生物进化时间轴上,RNA链自复制一定长度可潜在形成基因,这一过程标志着生命进化形成的门阶。

然而,矛盾的是,这些核酶由于其折叠结构而无法读取和自我复制,导致了某种类似鸡和鸡蛋的情况。现在,研究人员说,他们第一次能够开发出一种能复制折叠链的核酶,包括它自身的复制。。这是了解第一次生命如何在数十亿年前的海洋中从不同分子的混合物中诞生的重要一步。菲利普·霍利格博士(Dr Philipp Holliger)说:“通过重新思考如何解决这个问题,我们找到了解决RNA复制悖论的方法,我们不再试图模仿现有的生物学,而是设计了一种全新的合成策略。令人兴奋的是,我们的RNA现在可以自我合成了。”通常通过逐个添加单个碱基对来复制RNA链。但是研究人员对此进行了调整,看看如果核酶一次增加三个碱基对会发生什么。他们的发现令人印象深刻。虽然添加单个碱基对使得核酶不可能复制一个折叠的RNA片段,但如果核酶一次添加三个碱基对,三重态将与RNA紧密结合,以至于迫使它展开,使其能够被复制。这意味着核酶可以自我复制,从而解决这一悖论。

这些长核苷酸链可能与池塘中较短的核苷酸链混合在一起,基于阳光的热量,使长核苷酸链从螺旋结构分离,使较短核苷酸链有机会进行匹配,从而实现复制。但在水中当温度降低,长核苷酸链很快恢复其螺旋结构,没有时间进行匹配,这被称为“链抑制”。

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美国乔治亚理工学院科学家试着揭晓现代基因序列前体在形成生化酶之前是如何首次复制的,他们不是在水中进行实验,博士生克莉丝汀-何和艾萨克-加耶戈添加了一种成品黏性溶液,使“原生汤”变得更稠,其中包含了真实的基因链,起到减缓长核苷酸链移动。

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据英国每日邮报报道,依据原生汤理论,地球生命起源于池塘或者海洋,该理论认为,生命是一些成分混合在一起的结果,其中包括:雨水、一堆普通分子、温暖的阳光和夜间冷却过程。目前,专家最新实验表明,原生汤同时依赖于一种“增稠剂”,首次发现池塘中增稠剂帮助类似基因的链状结构进行自我复制。

研究人员认为,如果“原始汤”含有不同长度的碱基对,那么这可能有助于在早期海洋中开始生命。虽然研究人员在-7°C下进行了这项实验,以浓缩RNA,但他们现在想探索的是,他们是否能够在更多样化的化学组合中取得同样的效果,更类似于生命开始时的海洋。 【该内容通过维权骑士士值品牌馆授权发布】

克莉丝汀强调称,在这种溶液中,较短的核苷酸链移动速度更快,并附加在长核苷酸链上,拼凑形成一个长核苷酸链的复制品。同时,这项实验还获得了惊人发现。DNA和RNA能够折叠,形成“发夹”外形结构,这将有助于RNA和DNA保持配对,其外形可潜在实现功能活跃性,像核酶一样,核酶是催化生物化学过程中由RNA构成的一种酶。如果核酶进化形成于基因代码复制过程,很可能加速早期生命的进化历程。

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负责观察该实验的玛莎-格罗佛教授说:“这有点儿像在蜂蜜中游动。”目前,这项最新研究报告发表在近期出版的《自然化学》杂志上。

最早期的生命形式被认为基于RNA,这种核苷酸存在于所有活体细胞,原生汤理论出现在生物进化时间轴上,RNA链复制一定长度将潜在形成基因,这标志着生命形成的门阶。

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关键词: 科学家 生命 分子 自我