科技日?qǐng)?bào)記者 張佳欣

據(jù)27日《自然》雜志報(bào)道，英國(guó)倫敦大學(xué)學(xué)院（UCL）化學(xué)家通過(guò)模擬早期地球的條件，首次實(shí)現(xiàn)了RNA與氨基酸的化學(xué)連接。這一難題自20世紀(jì)70年代以來(lái)一直困擾著科學(xué)家，如今，這一突破性成果為解答生命起源中“蛋白質(zhì)如何合成”的關(guān)鍵問(wèn)題提供了新思路。

氨基酸是蛋白質(zhì)的構(gòu)建單元，而蛋白質(zhì)是生命的“主力軍”，幾乎參與所有生物過(guò)程。然而，蛋白質(zhì)無(wú)法自我復(fù)制或合成，它們需要“說(shuō)明書(shū)”，而這一說(shuō)明書(shū)由RNA提供。RNA是DNA（脫氧核糖核酸）的近親，負(fù)責(zé)傳遞遺傳信息，控制蛋白質(zhì)合成。

在現(xiàn)代生物體內(nèi)，核糖體負(fù)責(zé)合成蛋白質(zhì)。它讀取信使RNA（mRNA）上的遺傳密碼，將氨基酸依次拼接成蛋白質(zhì)。核糖體就像一條流水線，逐個(gè)讀取RNA上的指令，并將氨基酸依次拼接，形成蛋白質(zhì)。

此次，研究團(tuán)隊(duì)完成了這一復(fù)雜過(guò)程的第一步。他們?cè)谥行运芤涵h(huán)境下，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)將氨基酸與RNA連接。研究表明，該反應(yīng)具有自發(fā)性和選擇性，并可能在40億年前的原始地球池塘或湖泊中發(fā)生。

過(guò)去，此類(lèi)實(shí)驗(yàn)往往依賴(lài)高反應(yīng)性分子，但它們?cè)谒胁环€(wěn)定，導(dǎo)致氨基酸彼此結(jié)合而非與RNA結(jié)合?，F(xiàn)在，團(tuán)隊(duì)借鑒生物學(xué)機(jī)制，引入了硫酯作為活化中間體。硫酯是一類(lèi)高能化合物，在許多生物化學(xué)過(guò)程中發(fā)揮重要作用，也被認(rèn)為在生命起源中扮演關(guān)鍵角色。

團(tuán)隊(duì)還利用含硫化合物泛硫胺來(lái)生成硫酯。此前，他們已證明泛硫胺可在早期地球條件下合成，這進(jìn)一步支持了其在生命起始階段的可能作用。

團(tuán)隊(duì)成員表示，在當(dāng)前的兩種生命起源理論中，“RNA世界”假說(shuō)認(rèn)為，自我復(fù)制的RNA是基礎(chǔ)；而“硫酯世界”假說(shuō)則認(rèn)為，硫酯是最早期生命的能量來(lái)源。新研究將這兩種假說(shuō)結(jié)合起來(lái)，為理解生命起源提供了新的統(tǒng)一框架。

團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，這項(xiàng)成果雖然僅在化學(xué)層面取得進(jìn)展，但它揭示的反應(yīng)路徑完全可能在早期地球上自然發(fā)生。下一步，他們將探索RNA如何與特定氨基酸優(yōu)先結(jié)合，從而真正再現(xiàn)遺傳密碼的起源。

總編輯圈點(diǎn)

理解蛋白質(zhì)合成的起源，對(duì)于揭示生命從何而來(lái)至關(guān)重要。新研究就向我們展示了RNA如何在原始地球條件下完成了這一壯舉的第一步。或許有一天，化學(xué)家能用碳、氮、氫、氧和硫等元素組成的簡(jiǎn)單分子，像搭建樂(lè)高積木一樣，拼裝出能夠自我復(fù)制的分子，這將是解答生命起源問(wèn)題的里程碑?，F(xiàn)在，我們距離這一目標(biāo)更近了一步。