科學(xué)家鎖定點燃生命化學(xué)反應(yīng)

脫氧核糖核酸（DNA）如今已經(jīng)為大多數(shù)人所熟知，但許多研究人員今天認為，地球上的生命是從它的表親核糖核酸（RNA）開始的，因為核酸既可以作為遺傳信息的儲存庫，也可以擔(dān)當(dāng)加速生化反應(yīng)的催化劑。但是這些支持“RNA世界”假說的科學(xué)家?guī)资陙硪恢痹谄D難地解釋，這種分子的4塊“積木”是如何在早期地球更加簡單的化合物中出現(xiàn)的。

如今，化學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了簡單的反應(yīng)，能夠利用早期地球的原始材料，合成所有4塊“積木”的近親。盡管這種相似性并不完美，但它表明科學(xué)家可能正在接近一個合理的設(shè)想，從而解釋地球上的生命是如何開始的。

RNA的4塊“積木”被稱為核苷酸。每個核苷酸由核糖（一個環(huán)狀糖分子）連接到4個不同環(huán)形“堿基”中的一個所構(gòu)成。這些堿基包括腺嘌呤（A）、鳥嘌呤（G）、胞嘧啶（C）和尿嘧啶（U）。其中C和U的彼此結(jié)構(gòu)相似，統(tǒng)稱為嘧啶，而A和G則彼此相似，被稱為嘌呤。

2009年，由英國劍橋市醫(yī)學(xué)研究理事會Matthew Powner和John Sutherland領(lǐng)導(dǎo)的研究人員，想出了第一個可能的化學(xué)反應(yīng)，可以在早期的地球合成嘧啶。

但在不同的條件下，一些非常不同的反應(yīng)似乎是形成嘌呤所必須的。這就提出了一個問題，即所有4種核苷酸是如何在同一個地方纏繞形成第一個“活的”RNA分子的。

于2012年赴倫敦大學(xué)學(xué)院任職的Powner和同事現(xiàn)在已經(jīng)找到了一種方法，能夠擴展他們早些時候的嘧啶合成化學(xué)過程，從而創(chuàng)建嘌呤的堂兄弟。

和以前一樣，研究人員從一種叫做醛的單糖開始，后者被認為是在地球早期出現(xiàn)的。一些簡單的步驟將醛轉(zhuǎn)化為兩種類似于核苷酸所包含的腺嘌呤和鳥嘌呤的化合物。科學(xué)家在5月19日出版的《自然—通訊》雜志上報告了這一研究成果。

當(dāng)然，這種相似性并不完美——在每一個堿基上，一個碳原子被綁定到一個氧原子上，而不是像嘌呤中所常見的氫原子上。

美國亞特蘭大市佐治亞理工學(xué)院RNA化學(xué)家Nicholas Hud表示：“這是一項很棒的化學(xué)研究。”但他指出，那個任性的氧原子是一個關(guān)鍵的絆腳石。沒有簡單的方法能夠使其與氫原子進行交換。而非常規(guī)的嘌呤可能無法形成具有點燃生命所需屬性的RNA類似物。

Powner表示，他和同事如今正在尋找解決方案。如果他們成功了，從簡單的化學(xué)物質(zhì)到生命的路徑將變得更加清晰。

RNA是存在于生物細胞以及部分病毒、類病毒中的遺傳信息載體。RNA是以DNA的一條鏈為模板，以堿基互補配對原則，轉(zhuǎn)錄而形成的一條單鏈，主要功能是實現(xiàn)遺傳信息在蛋白質(zhì)上的表達，是遺傳信息向表型轉(zhuǎn)化過程中的橋梁。在此過程中，轉(zhuǎn)運RNA是攜帶與三聯(lián)體密碼子對應(yīng)的氨基酸殘基與正在進行翻譯的mRNA結(jié)合，而后核糖體RNA將各個氨基酸殘基通過肽鍵連接成肽鏈進而構(gòu)成蛋白質(zhì)分子。

(來源：中國科學(xué)報)