生命起源比想象得更复杂，科学家认为“原始汤”中有DNA和RNA
孜然实验室2020-06-07 10:29
对于最初的生命是如何出现的，科学家一直有许多不同的观点。
生命从“原始汤”中出现
构成生命的最重要的物质：DNA、RNA、蛋白质，它们之间构成了极其复杂的化学反应网络。今天，所有已知的生物都使用同样的遗传分子 - 核酸 - 来存储信息。有两种核酸：DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。DNA负责编码基因中的遗传信息，RNA通常由DNA转录生成，遗传基因通过RNA转化为功能性的蛋白质，蛋白质可以构成细胞中的结构以及充当分子机器。
DNA、RNA和蛋白质
RNA通常是单链分子，它是由核糖核苷酸分子缩合而成长链大分子。核糖核苷酸分子由磷酸、核糖和碱基构成。由四种碱基组成，分别是A（腺嘌呤）、U（尿嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）。
DNA的区别是，它是由脱氧核糖核苷酸分子缩合而成长链大分子。脱氧核糖核苷酸分子由磷酸、脱氧核糖和碱基构成。由四种碱基组成，分别是A（腺嘌呤）、T（胸腺嘧啶）、G（鸟嘌呤）、C（胞嘧啶）四种。除了胸腺嘧啶取代了尿嘧啶之外，其他都是相同的。
核碱基、RNA和DNA
现存生物所使用的遗传信息复制系统和能量代谢体系都需要DNA、RNA和蛋白质这三种生物大分子之间的紧密合作，可以说是缺一不可。很难想象原始生命会一次到位发展出一个如此复杂的系统，这显然不符合常理。
我们知道RNA稳定性比DNA稍差，不过相对简单一点。另外，科学家还发现RNA分子也具有跟DNA类似的遗传信息储存功能，以及类似蛋白质的催化能力。如果生命总是从简单到复杂，那么RNA很可能比DNA先出现。因此，上世纪60年代，一个叫做“RNA世界”的假说出现了，经过几十年的发展，现在已被广泛接受。
RNA世界说
假说认为，地球上早期的生命分子以RNA形式先出现，之后才有蛋白质和DNA。再往后，因为DNA比RNA更稳定，随着生命形式的不断进化，RNA世界的生命最终让位于包含了DNA、RNA和蛋白质新生命。
不过，剑桥大学分子生物学实验室(LMB)的科学家提出了不同的想法，而且，他们第一次通过实验验证了RNA和DNA的基本组成模块是可以在早期地球的“原始汤”中自发形成并共存的。
在科学家实验室中模拟了原始地球中包括了岩石与浅水池塘的环境。他们在水中溶解的能够合成RNA的化学物质，让他们干燥来模拟水分蒸发，之后加热模拟气温变化，最后再加上类似早期阳光的紫外线辐射。
实验结果中出现了跟遗传物质相关的化合物：胞苷、尿苷、脱氧腺苷、脱氧肌苷。胞苷是胞嘧啶+核糖+。尿苷是尿嘧啶+核糖+。脱氧腺苷是腺嘌呤+脱氧核糖，脱氧腺苷还能够部分转化为脱氧肌苷，脱氧肌苷含了一个碱基叫做次黄嘌呤，可以代替鸟嘌呤与胞嘧啶配对。
这四种化合物，其中胞苷和尿苷能够形成RNA，脱氧腺苷、脱氧肌苷能够形成DNA，对于比今天的生命简单得多的早期生命，这些很可能就足够用了。
实验生成的遗传物质化合物
这个科学发现，首先挑战了RNA世界说，证明了原始地球也可以存在更复杂，更有利于复杂生命产生的化学环境。
既然有了遗传物质，科学家为下一步研究设立了目标，就是揭示这些核酸如何制造蛋白质的。如果蛋白质也能造出来的话，基本上生命化学起源的路径就完整了。
举报/反馈
0
0
收藏
分享
