美科學家合成可無限複製的RNA

美科學家合成可無限複製的RNA

生命是如何在地球上開始的？這是一個(ge) 亙(gen) 古不變的科學話題。可製作自身副本的分子被認為(wei) 對理解這個(ge) 過程至關(guan) 重要，因為(wei) 它們(men) 提供了生命係統的一個(ge) 重要特征———遺傳(chuan) 基礎。zui近，美國斯克裏普斯研究所科學家的新發現，在回答生命如何開始的生化問題上邁出了重要一步，他們(men) 在無需任何蛋白質和其他細胞成分的情況下，合成出可自我複製的RNA，而且這種複製可無限進行下去。該項研究成果刊登在zui近出版的《科學》雜誌上。
在現代世界中，DNA攜帶著生命體(ti) 的遺傳(chuan) 序列，而RNA依賴於(yu) DNA來履行其諸如合成蛋白質等任務。但是，一個(ge) 關(guan) 於(yu) 生命起源的主要理論———RNA世界模型認為(wei) ，因為(wei) RNA同時具有基因和酶的功能，RNA可能先於(yu) DNA和蛋白質出現，並扮演著生命的祖先分子這一重要角色。然而，複製一個(ge) 遺傳(chuan) 分子的過程，被認為(wei) 是生命的一個(ge) 基本條件，由於(yu) 涉及眾(zhong) 多的蛋白質和其他細胞成分，複製過程極其複雜。
多年來，研究人員一直想了解是否存在一些由RNA自己帶來的複製RNA的簡單方式。此前曾有研究人員沿著此一路線做過一些試探性工作，但並沒有人能證明RNA複製是可以自我增殖的，也就是使新的RNA副本也能複製自身。
 
體(ti) 外進化RNA酶
 
斯克裏普斯研究所的翠西·林肯和她的指導老師傑拉德·喬(qiao) 伊斯教授一直在研究RNA複製概念（RNA-onlyreplicationconcept）。他們(men) 一開始使用了一種在體(ti) 外進化中為(wei) 人熟知的強製適應方法，目標是采取一個(ge) 已在實驗室中開發出的可完成基本化學複製的RNA酶，並將其加以改進到可驅動、*的自我複製。林肯完成了這項挑戰性的工作，她在實驗室中合成了大量的RNA酶變種，之後采用了一種試管進化程序，從(cong) 這些RNA酶變種中獲得zui擅長將RN段結合在一起的變種。
zui終，這一過程使研究小組分離出了原始RNA酶的一個(ge) 進化版本，該版本是一個(ge) 非常的複製者，這是包括喬(qiao) 伊斯在內(nei) 的許多研究團隊苦苦奮鬥多年想要獲得的東(dong) 西。這個(ge) 經改進的RNA酶所要完成的首要任務就是能進行*的複製。林肯說，這個(ge) 結果令她自己都感到震驚。
 
永存的分子遺傳(chuan) 信息
 
複製係統實際上涉及兩(liang) 種酶，每種酶都由兩(liang) 個(ge) 亞(ya) 基組成，每種酶都作為(wei) 催化劑來裝配另外一種酶。複製過程是循環的，在此過程中*種酶和組成第二種酶的兩(liang) 個(ge) 亞(ya) 基結合，將其連接形成第二種酶的一個(ge) 新副本；同時，第二種酶也對*種酶做著同樣的工作。這樣，兩(liang) 種酶相互裝配對方，用術語來說叫做交叉複製。隻需要剛開始時少量的兩(liang) 種酶及穩定供應的亞(ya) 基，交叉複製即可無限進行下去。喬(qiao) 伊斯說，這是生物學之外分子信息可永存的*案例。
研究人員並沒有就此停住腳步，他們(men) 建立了具有類似功能的各種不同的酶對（enzymepairs）。他們(men) 將2種不同的交叉複製對，連同其所有的組成亞(ya) 基進行混合，讓它們(men) 在一次優(you) 勝劣汰的分子實驗中相互競爭(zheng) 。大多數情況下，這些複製酶會(hui) 正確增殖，但有時複製酶也會(hui) 犯錯誤，將一個(ge) 亞(ya) 基和其他複製酶的一個(ge) 亞(ya) 基結合起來。當這種“突變”發生時，由此產(chan) 生的重組酶還能持續複製，但的複製酶數量會(hui) 越來越多，始終占據著混合物的統治地位。
研究表明，該係統能維持分子的遺傳(chuan) 信息，並以一種類似於(yu) 達爾文進化的方式引起自身的變化。所以，林肯說：“我們(men) 現有的研究對象是無生命的，但我們(men) 已能表明其擁有類似於(yu) 生命的特性，這是非常有趣的。”
 
叩擊生命之門
 
生命的曆史起源已永遠不能被地重建了，因此如果沒有一台可靠的時光機器的話，人們(men) 必然就會(hui) 提出另一個(ge) 相關(guan) 的問題：生命是否也許曾在實驗室中被創立。當然，這也許能揭示生命開始時可能的模樣，至少在輪廓上。林肯這樣評論她們(men) 的工作，“我們(men) 並不是要試圖倒回磁帶，但是相關(guan) 研究也許能告訴你怎樣去開始理解在實驗室中出現生命這一新過程”。
喬(qiao) 伊斯說，隻有當一個(ge) 實驗室中開發的係統具有在自身基礎上發展出新功能的能力時，它才能被稱為(wei) 所謂的生命。“我們(men) 正在叩擊這扇生命之門，但我們(men) 還沒有達到這一點”。
研究小組創建的酶中的亞(ya) 基，每個(ge) 都包含許多的核苷酸，因此這些亞(ya) 基是相當複雜的。盡管基礎架構看起來是很簡單的，但這項工作zui終表明，一個(ge) 以RNA為(wei) 基礎的更為(wei) 簡單的生命形式至少是有可能的，這必將推動研究人員更加深入地探索有關(guan) 生命起源的RNA世界模型理論。

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