合成原基细胞首次复制RNA


迈克尔马歇尔(图片来源:Stock Connection / REX)我们离生活开始更近了,我们可以感谢卑微的柠檬遗传信息第一次被复制到一个旨在模仿原始生活的简单细胞中到目前为止,这种复制具有破坏细胞的不幸副作用,但研究人员发现,通过添加一些柠檬酸盐可以稳定细胞该物质由柠檬酸合成,柠檬酸是一种柠檬和橙子中的化学物质 “我们已经找到解决细胞生命起源长期问题的解决方案,”波士顿马萨诸塞州综合医院的Jack Szostak说这项工作是正在进行的项目的一部分,该项目旨在弄清楚地球上的第一个生命是如何从一系列无生命分子中形成的为了重建发生的事情,Szostak和他的团队一直在试验简单的“原始细胞”,主要是脂肪酸泡这些原始细胞是构成所有现代生物的细胞的原始形式尽管缺乏任何复杂的细胞机器,但它们可以通过分裂形成子蛋白质细胞来繁殖 “缺少的是一种复制的遗传物质,”Szostak说地球上的第一个生命可能使用RNA代替DNA来携带其基因它是一种更简单的分子,可以执行许多其他有助于第一批生物的功能 Szostak已经说服他的原始细胞携带一批RNA下一步是让RNA复制自己这样,当原始细胞分裂时,每个子细胞都可以被赋予所有遗传物质的拷贝 RNA分子从称为核苷酸的较小分子的混合物中复制自身,每个分子都是遗传密码中的“字母”核苷酸必须在现有的RNA上聚集在一起,然后连接起来在实验室中,组件需要助手来自镁离子或类似的带电粒子但是它本身在Szostak的原始细胞中不起作用,因为镁离子与脂肪酸反应,将细胞撕成碎片并将新生的RNA倾倒到周围的水中,在那里它会迅速分散有了Katarzyna Adamala,Szostak现在找到了出路他们尝试在镁和原始细胞混合物中加入大量不同的化学物质,最终发现一种稳定细胞,同时仍允许RNA自身复制奇妙的化学物质被称为柠檬酸盐,很容易由柠檬酸生产在原始细胞中,每个柠檬酸盐分子都像一只手一样夹在镁离子上,阻止它与脂肪酸反应,但仍然允许它与RNA相互作用 “这是一个非常了不起的观察,”加州拉霍亚斯克里普斯研究所的Ramanarayanan Krishnamurthy说 “这种柠檬酸盐能够稳定RNA以防止降解,并且还能稳定原始细胞以防止渗漏”如果枸橼酸盐是第一次生命形成的必要成分,那么40亿年前它必定在地​​球上丰富柠檬酸盐存在于许多现代生物中,但尚不清楚它是否能够存在于很久以前然而,Krishnamurthy说类似的分子确实形成了,也可能同样有效 Szostak还在研究已知结合镁离子的小肽是否可以解决问题 “我们还没有找到一种与柠檬酸盐一样好的简单肽,但我们正在寻找,”他说 Szostak的方法很粗糙,并且不使用任何酶来帮助复制他说,在系统运行良好以维持生物体之前,仍有一段路要走例如,Szostak希望复制更快,更准确英国剑桥的MRC分子生物学实验室的Philipp Holliger推出了另一种方法 RNA可以作为一种酶,因此Holliger试图通过加速自身的自然复制过程来创造一种可以自我复制的RNA酶他最近建立了一个可以比自身更长的RNA复制链,这是朝向自我复制酶的重要一步然而,Krishnamurthy说,一旦基于RNA的生命建立起来,这种复杂的酶可能会在后期进化 “在缺乏复杂的酶的情况下,柠檬酸盐可以发挥这种作用,”他说期刊参考:Science,DOI:10.1126 / science.1241888更多关于这些主题的信息:
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