化学家首次实现RNA与氨基酸连接

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  据27日《自然》杂志报道,英国伦敦大学学院(UCL)化学家通过模拟早期地球的条件,首次实现了RNA与氨基酸的化学连接。这一难题自20世纪70年代以来一直困扰着科学家,如今,这一突破性成果为解答生命起源中“蛋白质如何合成”的关键问题提供了新思路。

  氨基酸是蛋白质的构建单元,而蛋白质是生命的“主力军”,几乎参与所有生物过程。然而,蛋白质无法自我复制或合成,它们需要“说明书”,而这一说明书由RNA提供。RNA是DNA(脱氧核糖核酸)的近亲,负责传递遗传信息,控制蛋白质合成。

  在现代生物体内,核糖体负责合成蛋白质。它读取信使RNA(mRNA)上的遗传密码,将氨基酸依次拼接成蛋白质。核糖体就像一条流水线,逐个读取RNA上的指令,并将氨基酸依次拼接,形成蛋白质。

  此次,研究团队完成了这一复杂过程的第一步。他们在中性水溶液环境下,通过化学反应将氨基酸与RNA连接。研究表明,该反应具有自发性和选择性,并可能在40亿年前的原始地球池塘或湖泊中发生。

  过去,此类实验往往依赖高反应性分子,但它们在水中不稳定,导致氨基酸彼此结合而非与RNA结合。现在,团队借鉴生物学机制,引入了硫酯作为活化中间体。硫酯是一类高能化合物,在许多生物化学过程中发挥重要作用,也被认为在生命起源中扮演关键角色。

  团队还利用含硫化合物泛硫胺来生成硫酯。此前,他们已证明泛硫胺可在早期地球条件下合成,这进一步支持了其在生命起始阶段的可能作用。

  团队成员表示,在当前的两种生命起源理论中,“RNA世界”假说认为,自我复制的RNA是基础;而“硫酯世界”假说则认为,硫酯是最早期生命的能量来源。新研究将这两种假说结合起来,为理解生命起源提供了新的统一框架。

  团队认为,这项成果虽然仅在化学层面取得进展,但它揭示的反应路径完全可能在早期地球上自然发生。下一步,他们将探索RNA如何与特定氨基酸优先结合,从而真正再现遗传密码的起源。

(文章来源:科技日报)


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