家找到生成RNA4种成分的简单反应

  在地球上孕育生命的分子之舞中,RNA似乎是核心角色。RNA能像DNA一样储存遗传信息,并且像蛋白质一样加速化学反应。但这种分子的起源一直是个谜。如今,研究人员首次证实,一组可能在早期地球上出现的简单原始材料能产生RNA的全部4种化学成分。【《科学》相关报道】

  这些成分——胞嘧啶、尿嘧啶、腺嘌呤和鸟嘌呤——此前曾通过其他原始材料在实验室中被重新创建。2009年,由英国剑桥大学John Sutherland领导的化学家设计出可能出现在早期地球上并且形成胞嘧啶和尿嘧啶(被共同称为嘧啶类)的5种化学成分。两年后,由德国慕尼黑大学化学家Thomas Carell领导的研究人员报告称拥有一种形成腺嘌呤和鸟嘌呤(被称为嘌呤类的成分)的同样简单的方法。不过,这两组化学反应是不同的。没有人知道同时产生两组成分所需的条件如何才能在同一时间、同一地点出现。

  如今,Carell说,他可能有了答案。在日前于美国亚特兰大举行的生命起源研讨会上,Carell报告称,他和同事找到了一组能产生全部4种RNA碱基的简单反应。

  Carell的故事从6种分子构建模块——氧、氮、甲烷、氨、水和氰化氢开始。它们均出现在早期地球上。其他研究团队曾证实,这些分子能发生反应,从而形成更加复杂的化合物。

  为产生嘧啶类,Carell从被称为氰基乙炔和羟胺的化合物入手。两者能发生反应,形成被称为氨基—异恶唑的化合物。后者又同另一种简单分子——尿素发生反应,形成随后和核糖发生反应的化合物,从而产生最后一组中间化合物。

  最终,在被称为硫醇的含硫化合物和微量铁或者镍盐存在的情况下,这些中间化合物转变成胞嘧啶和尿嘧啶。作为奖励,当镍盐中的金属含有额外的正电荷时,最后的反应被触发。而这正是产生腺嘌呤和鸟嘌呤的类似分子级联反应中最后一步发生的事情。Carell表示,更胜一筹的是,产生全部4种核甘酸的步骤在同一地点发生,从而首次为所有RNA组成成分如何同时出现提供了合理解释。(宗华)

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