發布日期：2022-05-19 點擊率：57
文／陳根
138億年前，宇宙大爆炸。這是所有歷史日期的開端，是創世故事開始的地方。46億年前，地球誕生。6億年后，在早期的海洋中，出現了最早的生命，生物開始了由原核生物向真核生物復雜而漫長的演化。不過，一直以來，生命的起源都是個未解之謎。
研究至今，人們大概只知道DNA是生物的基板，因為DNA帶有構建、操作生物體的各種遺傳訊息，而RNA則充當信使分子，從DNA分子那里復制遺傳指令，然后傳遞到稱為核糖體的細胞分子工廠，當這座工廠讀取RNA遺傳信息后，便開始合成特定蛋白質。
也就是說，所有機體都是使用的同樣的遺傳分子——DNA和RNA來存儲信息。長期以來，人們假設RNA作為DNA的一種前體——如果這些簡單的分子存在于早期地球的“原始湯”中，它們可能已經開始自我復制并多樣化為一系列的形式。隨著分子變得更加復雜，RNA最終可能產生了帶有DNA分子的細胞并孕育了我們今天看到的所有生命形式。
支持該假設的理論包括：RNA能自我復制，滿足遺傳物質傳遞遺傳信息的要求；RNA既可作為核糖體結構的重要組成部分，又能在遺傳信息的表達過程中作為DNA與蛋白質之間的信息紐帶；科學家在原生動物四膜蟲等生物中發現了核酶后，又陸續發現在蛋白質合成過程和mRNA的加工過程中均有核酶參與。
盡管這種解釋非常巧妙，但RNA分子是否真的能經歷這種進化仍是未知數。實際上，這一假說并非沒有問題。例如，RNA是一個非常脆弱的分子，特別是當它變長時。此外，目前還不清楚RNA分子與蛋白質世界的聯系是如何產生的，正如人們所知，遺傳物質為其提供了藍圖。
現在，發表在《自然》雜志上的一篇新論文所述，Carell的工作小組已經發現了一種可能發生這種聯系的方式。
首先，RNA本身是一個復雜的大分子。除了編碼遺傳信息的四個經典堿基A、C、G和U之外，它還包含非經典堿基，其中一些具有非常不同的結構。這些非信息編碼的核苷酸對RNA分子的運作非常重要。
目前，研究人員已掌握了120多種這樣的修飾過的RNA核苷。Carell小組認為，這些非經典的核苷是關鍵成分，使RNA世界與蛋白質世界聯系起來。
研究人員表示，這些分子化石中的一些當位于RNA中時，可以用單個氨基酸或甚至小的氨基酸鏈（肽）來“裝飾”自己。當氨基酸或肽碰巧與RNA同時存在于一個溶液中時，這導致了小型嵌合RNA－肽結構。
在這樣的結構中，與RNA相連的氨基酸和肽隨后甚至相互反應，形成越來越大、越來越復雜的肽。Carell說表示“通過這種方式，我們在實驗室里創造了可以編碼遺傳信息的RNA－肽顆粒，甚至形成了加長的肽”。
因此，古老的化石核苷有點類似于RNA中的核，形成一個核心，長肽鏈可以在此基礎上生長。在RNA的一些鏈上，肽甚至在幾個點上生長。根據新的理論，一開始的一個決定性因素是RNA分子的存在，它可以用氨基酸和肽“裝飾”自己，從而將它們連接成更大的肽結構。
也就是說，RNA至少有可能經歷進化并導致復雜的生命，盡管這并不一定證實它在現實世界中就是這樣發生的。隨著我們對生命科學的研究越來越深入，新的研究、新的發現或許在很大的程度上會不斷的改寫我們對已有知識體系的認知。
原文標題 : 陳根：生命的起源，RNA如何聯系蛋白質？
