你知道这些遗传物质吗?

【字体: 时间:2012年01月25日 来源:文汇报

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  长期以来,探索生命起源的研究人员一直将RNA(核糖核酸)视为地球上最先出现的遗传物质,原因是它能同时发挥多样化的功能。但近来公布的一项发现却对此提出了质疑:作为生物体内的遗传物质,一位以TNA命名的“化学近亲”同样能履行RNA的某些重要功能。

  

长期以来,探索生命起源的研究人员一直将RNA(核糖核酸)视为地球上最先出现的遗传物质,原因是它能同时发挥多样化的功能。但近来公布的一项发现却对此提出了质疑:作为生物体内的遗传物质,一位以TNA命名的“化学近亲”同样能履行RNA的某些重要功能。由此得出了下述结论:地球上的生命始于一滩TNA,由不同种类的遗传物质如大杂烩似地经过混合,逐渐衍化为生命的最初形式。

如今,除了某些病毒外,多数生命体是利用DNA(脱氧核糖核酸)来存储信息的,RNA的职责在于执行经由DNA编码的指令。不过许多生物学家发现:最早期的生命形式处处仰仗RNA,而DNA几乎很少或者根本不曾提供什么帮助。更何况,RNA既可存储遗传信息、又能充当生化酶的“多面手”角色,使它当之无愧地成为从零开始创造生命的理想分子。

现在看来,TNA的能耐丝毫也不比RNA逊色,虽然至今仍难以在自然界找见其踪影。TNA的糖链不同于RNA与DNA:凡是RNA依赖核糖、DNA诉诸脱氧核糖的地方,TNA使用了苏糖。正如亚利桑那州立大学的约翰·沙普特指出的,由于苏糖的分子比核糖和脱氧核糖来得细小,因而TNA享有更易成形的关键性优势。

目前,沙普特及其同事已研制成一个折叠成三维形状、夹有指定蛋白的TNA分子。这是迈向创建完全能像RNA一样控制化学反应的TNA酶的关键步骤。该研究团队建立起TNAs库存,让其组分在有蛋白参与的情况下实现进化。经过三代后形成的TNA,具有像酶那样复杂的折叠形状,还能同蛋白相结合。

然而,这并不意味着TNA是原始的遗传物质。早期地球的化学现象是如此凌乱,TNA未必有望凭自身实力而异军突起。沙普特认为,光是出于这个原因,它或许就无从担当这一角色。相反,众多不同种类的遗传物质也许倒是在遗传大杂烩中形成的。“最可信的脚本是大自然对不同事物进行了多方位的采样。”沙普特说。

这一结论同哈佛大学诺贝尔奖获得者杰克·索斯塔克及其同事的最新研究成果可谓不谋而合。他制造出一半是DNA、一半是RNA的嵌合核酸。如同沙普特的TNA一样,其中有些核酸就能同蛋白相结合。

然而,大杂烩世界的假设也存在若干问题。一方面,在现代生物体中找不到TNA或其近亲的蛛丝马迹。另一方面,虽然TNA的结构看起来比RNA简单,但正如英国剑桥医学研究委员会分子生物学实验室的约翰·萨瑟兰解释的,我们无法断定它在大约40亿年前会更加容易形成,因为实际上也没有人在生命起源前的地球所盛行的条件下将它研制成功。

沙普特声称,我们对TNA能起什么作用仍知之甚少,因为让分子在实验室里获得进化的技术是如此之新,研究工作还只刚起步。

相关链接DNA的近亲

TNA不过是众多对地球初期生命可能十分重要的核酸之一。除此以外,还有另外三种核酸——

(肽核酸),像DNA一样,它既可同自身也能跟DNA或RNA形成双链,使之成为前景看好的遗传体系。在地球生命起源前的条件下,还容易构筑起冗长的PNA分子,即使在100℃的温度下也不例外。

(二醇核酸),结构甚至比TNA还要简单,链中只有三个碳原子,却依然能形成螺旋型分子,同DNA颇为相似。

(淀粉核酸),由附着于淀粉样蛋白上的核酸所构成,因其在早老性痴呆症中所起的帮凶作用而声名狼藉。ANA纤维被视为最早出现的生物体,因为淀粉能保护蕴含其内的遗传物质。

 

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