科学家锁定点燃生命化学反应

早期地球的化学反应可以创造四个核糖核酸分子“积木”，并引发生命的开始。

资料来源:BSI SSA/alamystockphoto

到目前为止，大多数人都知道脱氧核糖核酸(DNA)，但许多研究人员认为地球上的生命始于它的表亲核糖核酸(RNA)，因为核酸可以作为遗传信息的储存库以及加速生化反应的催化剂。但是这些支持“核糖核酸世界”假说的科学家几十年来一直在努力解释这种分子的四个“构件”是如何出现在早期地球的简单化合物中的。

现在化学家们发现了一个简单的反应，可以利用早期地球的原始材料来合成所有四个“积木”的近亲。尽管这种相似性并不完美，但它表明科学家可能正在接近一个合理的想法来解释地球上的生命是如何开始的。

核糖核酸的四个“构件”被称为核苷酸。每个核苷酸都由核糖(一种环状糖分子)组成，核糖与四个不同的环状“碱基”之一相连。这些碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶和尿嘧啶。其中，C和U在结构上彼此相似，统称为嘧啶，而A和G彼此相似，称为嘌呤。

2009年，由英国剑桥医学研究委员会的马修·鲍威尔和约翰·萨瑟兰领导的研究人员提出了在早期地球上合成嘧啶的第一个可能的化学反应。

然而，在不同的条件下，嘌呤的形成似乎需要一些非常不同的反应。这就提出了一个问题，即四个核苷酸是如何在同一个地方缠绕形成第一个“活的”核糖核酸分子的。

2012年加入伦敦大学学院的Powner和他的同事们现在已经找到了一种方法来扩展他们早期的嘧啶合成化学，以创造嘌呤表亲。

和以前一样，研究人员从一种叫做醛的单糖开始，这种单糖被认为在地球早期就已经出现了。一些简单的步骤将醛转化成两种化合物，类似于核苷酸中的腺嘌呤和鸟嘌呤。科学家在5月19日的《自然通讯》上报道了研究结果。

当然，这种相似性并不完美——在每个碱基上，一个碳原子与一个氧原子相连，而不是嘌呤中常见的氢原子。

美国亚特兰大佐治亚理工学院的核糖核酸化学家尼古拉斯·哈德说:“这是一项伟大的化学研究。”但是他指出，任性的氧原子是一个关键的绊脚石。没有简单的方法可以和氢原子交换。然而，非常规嘌呤可能无法形成具有点燃生命所需特性的核糖核酸类似物。

波尔纳说，他和他的同事正在寻找解决方案。如果他们成功了，从简单的化学物质到生命的道路将变得更加清晰。

核糖核酸是存在于生物细胞和一些病毒和类病毒中的遗传信息载体。核糖核酸是一条由转录形成的单链，以一条脱氧核糖核酸链为模板，以碱基互补配对为原则。它的主要功能是实现遗传信息在蛋白质上的表达，是遗传信息转化为表型过程中的桥梁。在这个过程中，运输核糖核酸携带对应于三联体密码子的氨基酸残基，与被翻译的核糖核酸结合，然后核糖体核糖核酸通过肽键连接每个氨基酸残基，形成肽链，形成蛋白质分子。(赵茜·Xi)

《中国科学日报》(2017-05-23，第二版国际版)

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