化学家们表示，他们已经解决了生命起源理论中的一个关键问题，证明了RNA分子可以将氨基酸短链连接在一起。

研究结果发表在5月11日自然的变体“RNA世界”假说他提出，在DNA及其编码的蛋白质进化之前，第一批生物是基于RNA链的，RNA是一种既可以存储遗传信息(作为核苷a、C、G和U的序列)，又可以作为化学反应的催化剂的分子。

在德国海因里希·海涅大学(Düsseldorf)研究分子进化的比尔·马丁说，这一发现“为研究早期化学进化开辟了广阔而根本的新途径”。

标准理论认为，在RNA的世界里，生命可能以复杂的原RNA链的形式存在，既能自我复制，又能与其他链竞争。后来，这些“RNA酶”可能进化出了构建蛋白质的能力，并最终将其遗传信息转移到更稳定的DNA中。这究竟是如何发生的还是一个悬而未决的问题，部分原因是由RNA单独制成的催化剂比现今所有活细胞中发现的基于蛋白质的酶效率要低得多。德国慕尼黑路德维希·马克西米兰大学的有机化学家托马斯·卡瑞尔说:“虽然(RNA)催化剂被发现了，但它们的催化能力很差。”

核糖体RNA

在研究这个难题时，卡瑞尔和他的合作者受到了RNA在所有现代生物构建蛋白质过程中所起作用的启发:编码基因的RNA链(通常是从DNA碱基序列复制而来)通过一个叫做核糖体的大型分子机器，核糖体一次构建一个氨基酸对应的蛋白质。

与大多数酶不同的是，核糖体本身不仅由蛋白质组成，而且还由RNA片段组成，而这些片段在合成蛋白质的过程中起着重要作用。此外，核糖体包含标准RNA核苷A、C、G和u的改良版本。这些外来核苷长期以来被认为可能是原始肉汤的遗迹。

卡瑞尔的团队通过连接活细胞中常见的两段RNA，合成了一种包含两种修饰核苷的合成RNA分子。在第一个外来位点，合成的分子可以与一个氨基酸结合，然后向一侧移动，与相邻的第二个外来核苷结合。然后，研究小组分离了它们原来的RNA链，并引入了一个携带自身氨基酸的新RNA链。这是正确的位置，与先前连接在第二条链上的氨基酸形成强共价键。这个过程一步一步地继续，形成了一条短链氨基酸——一种叫做肽的小蛋白质——它附着在RNA上。氨基酸之间化学键的形成需要能量，研究人员通过在溶液中加入各种反应物来提供能量。

“这是一个非常令人兴奋的发现，”马丁说，“不仅因为它绘制了一条基于RNA的肽形成的新路线，而且因为它还揭示了自然发生的RNA修饰碱基的新的进化意义。”马丁补充说，研究结果指出了RNA在生命起源中扮演的重要角色，但不需要RNA单独进行自我复制。

亚特兰大乔治亚理工学院的生物物理化学家洛伦·威廉姆斯(Loren Williams)对此表示赞同。他说:“如果RNA的起源和蛋白质的起源是联系在一起的，而它们的出现不是独立的，那么数学就会从根本上转向有利于RNA -蛋白质的世界，而不是RNA的世界。”

为了证明这是一个合理的生命起源，科学家们必须完成进一步的步骤。该团队的RNA上形成的肽是由随机氨基酸序列组成的，而不是由RNA中存储的信息决定的。卡瑞尔说，更大的RNA结构可能有折叠成特定位置“识别”特定氨基酸的形状的部分，从而产生确定良好的结构。其中一些复杂的rna -肽杂交体可能具有催化性能，并受到进化压力而变得更高效。卡瑞尔说:“如果分子可以复制，你就有了一个类似迷你生物体的东西。”

本文已获许可转载第一次出版2022年5月11日。