科学家锁定点燃生命化学反应
时间:2017-12-07

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  现在大多数DNA都是众所周知的,但是现在很多研究人员都认为,地球上的生命始于它的表兄,即RNA,因为两者都可以作为遗传信息库,也可以作为加速生化反应的催化剂。但是这些支持RNA世界假说的科学家几十年来一直在努力解释这个分子的四个结构单元是如何出现在地球上早期较简单的化合物上的。

  现在,化学家们发现了一个简单的反应,可以利用早期的地球原料来合成所有四个构造块的近亲,尽管这种相似性并不完美,但这表明科学家可能正在接近一个合理的假设,地球上的生命开始了。

  这四个RNA区块被称为核苷酸。每个核苷酸由与四种不同的环状碱基之一连接的核糖(环状糖分子)组成。这些碱基包括腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)。其中C和U相互结构类似,统称为嘧啶,而A和G彼此相似,称为嘌呤。

  2009年,由剑桥医学研究委员会的Matthew Powner和John Sutherland领导的研究人员提出了在地球早期合成嘧啶的第一种可能的化学反应。

  然而,在非常不同的条件下,一些非常不同的反应似乎是形成嘌呤所必需的。这提出了所有四个核苷酸如何共同定位以形成第一个可行的RNA分子的问题。

  Powner及其同事于2012年前往伦敦大学学院(University College London),现在已经找到了一种拓展早期嘧啶合成化学的方法来创造嘌呤表兄弟。

  与以前一样,研究人员从一种叫做醛的简单糖开始,这种糖被认为是在地球早期出现的。一些简单的步骤将醛转化成两种类似腺嘌呤和鸟嘌呤的核苷酸中的化合物。科学家在5月19日的“自然通讯”杂志上报道了这项研究。

  当然,这种相似性在每个碱基上都不是完美的,一个碳原子与一个氧原子结合,而不是像嘌呤这样的氢原子是常见的。

  亚特兰大佐治亚理工学院的RNA化学家尼古拉斯·胡德(Nicholas Hud)说:“这是一个很好的化学研究,但他指出,顽固的氧原子是一个关键的绊脚石,没有简单的方法来交换氢原子。非常规嘌呤不能形成具有点燃生命所必需的特征的RNA类似物。

  鲍尔纳说,他和他的同事正在寻找解决方案。如果他们成功了,从简单的化学品到生活的道路就会变得更加清晰。

  RNA存在于生物细胞和一些病毒,病毒和遗传信息载体中。 RNA是由一条DNA链作为模板形成的单链,并补充完成碱基配对的原理。 RNA的主要功能是实现蛋白质遗传信息的表达,是遗传信息与表型转化之间的桥梁。在此过程中,转运RNA携带对应于三联体密码子的氨基酸残基并在翻译下与mRNA结合。然后核糖体RNA通过肽键将各个氨基酸残基连接到肽链上以形成蛋白质分子。 (赵西喜)

  “中国科学报”(2017-05-23国际版)

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  科学报告(英文)