化學家復制了生命創(chuàng)造的關鍵時刻

在原始地球上導致生命的分子的自發(fā)聚結，大約 40 億年前，可能最終在實驗室中觀察到。

化學家們復制了我們新生星球的可能條件，將 RNA 和氨基酸結合在一起——這是關鍵的第一步，最終將導致當今在地球上爬行的生物體的擴散。

實驗工作可以產(chǎn)生有關最重要的生物學關系之一的起源的重要線索：核酸和蛋白質(zhì)之間的關系。

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“今天的生命使用極其復雜的分子機器——核糖體來合成蛋白質(zhì)。這臺機器需要用信使 RNA 寫入化學指令，信使 RNA 將基因序列從細胞 DNA 傳遞到核糖體。然后，核糖體就像工廠裝配線一樣，讀取這個 RNA 并將氨基酸一個接一個地連接在一起，以產(chǎn)生蛋白質(zhì)。化學家馬修·龐納 （Matthew Powner） 解釋道倫敦大學學院。

“我們已經(jīng)實現(xiàn)了這個復雜過程的第一部分，在中性 pH 值下使用水中非常簡單的化學成分將氨基酸與 RNA 連接起來。這種化學反應是自發(fā)的、選擇性的，可能發(fā)生在早期的地球上。

盡管我們知道生命一定已經(jīng)從地球的原始軟泥中蠕動出來——畢竟我們就在這里——但科學家們并不那么確定如何它發(fā)生了。一個不斷發(fā)展的學派將 RNA 作為一種自我復制的核酸進行投資，它，由于它的訣竅也用于進行機械功，可以催化其他化學反應。這稱為RNA世界假設。

蛋白質(zhì)不能自我復制;它們對氨基酸進行精確測序的指令編碼在核酸序列中，例如 RNA。

因此，雖然蛋白質(zhì)在許多生物過程中發(fā)揮著必要的作用，但核酸分子為其生產(chǎn)提供了重要的模板。盡管如此，這意味著這兩種分子成分需要找到一種方法，在早期地球潮濕、多氣的條件下結合在一起。

“生命依賴于合成蛋白質(zhì)的能力——它們是生命的關鍵功能分子。了解蛋白質(zhì)合成的起源對于了解生命的來源至關重要。Powner 說.

“我們的研究是朝著這個目標邁出的一大步，展示了 RNA 可能首先是如何控制蛋白質(zhì)合成的?！?/p>

已經(jīng)進行了許多嘗試來復制氨基酸和 RNA 的自然合并。這個過程需要高能介質(zhì)，過去的研究發(fā)現(xiàn)一些高反應性分子不適合此目的，因為它們往往會在水中分解，導致氨基酸相互反應而不是 RNA。

在倫敦大學學院的化學家喬蒂·辛格 （Jyoti Singh） 的領導下，研究小組從生物學中汲取了靈感。作為調(diào)解人，他們嘗試了硫酯，一種含有碳、氧、氫和硫的高能、高反應性化合物——六行之四被認為對生命至關重要。

眾所周知，硫酯會玩關鍵的中介角色在一些生物過程中，并且被認為在“原始有機湯”中含量豐富。一些科學家認為，它們的增殖早于RNA世界，即硫酯世界假說.

在他們的模擬有機湯中，研究人員發(fā)現(xiàn)硫酯提供了必要的外部能量，使氨基酸能夠與 RNA 結合——這是一個相當重大的突破，巧妙地統(tǒng)一了這兩個假設。

“我們的研究結合了兩個突出的生命起源理論——'RNA 世界'，其中自我復制 RNA 被認為是基礎，以及'硫酯世界'，其中硫酯被視為最早生命形式的能量來源，”Powner 說.

需要明確的是，我們距離對生命起源有一個詳細、全面的了解還很遠。新研究表明，這些成分有可能與高能介質(zhì)結合在一起;下一步是看看 RNA 是否會優(yōu)先與特定氨基酸結合，從而促進遺傳密碼的出現(xiàn)。

“想象一下，有一天，化學家可能會從碳、氮、氫、氧和硫原子組成的簡單小分子中，從這些樂高積木中形成能夠自我復制的分子。這將是解決生命起源問題的里程碑式的一步。辛格說.

“我們的研究通過展示兩個原始化學樂高積木（活性氨基酸和 RNA）如何構建肽，即生命所必需的氨基酸短鏈，使我們更接近這一目標?！?/p>

該研究已發(fā)表在自然界.

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