科普之窗

一种RNA聚合酶或成地球生命起源新解

----有助估算其他行星出现生命的可能性

冯杰

2021-03-31 02:24

本报记者 刘霞
科技日报(2021年03月23日)

生命在地球上是如何出现的?这一直是个未解之谜。据物理学家组织网21日报道,加拿大研究人员在最新一期《科学》杂志发布报告称,一种核糖核酸(RNA)聚合酶在地球生命的诞生方面发挥了重要作用。新研究为地球生命起源之谜提供了新见解,也有助于科学家们估算生命在其他行星上诞生的可能性。

西蒙弗雷泽大学(SFU)分子生物学和生物化学教授皮特·昂劳的团队一直致力于推进RNA世界假说,以回答生命起源的基本问题。这一假说认为,地球上的生命始于能自我复制的RNA分子,这些RNA分子在脱氧核糖核酸(DNA)和蛋白质进化之前出现,不仅携带遗传信息,还能驱动生命形成所必需的化学反应——DNA和蛋白质现在在人体内同时发挥这两种功能。

在最新研究中,昂劳团队通过在实验室进行一个体外进化过程,分离出了一种基于启动子的RNA聚合酶,这种酶能以RNA为模板合成RNA。启动子是RNA聚合酶识别、结合和开始转录的一段DNA序列。

昂劳说:“这种RNA聚合酶拥有现代蛋白质聚合酶的许多特征,它可以进化从而识别出RNA启动子,然后复制RNA。我们的发现意味着,生命进化早期出现的同样的RNA酶也可能表现出如此复杂的生物学特征。”

有证据表明,RNA先于DNA和蛋白质出现。例如,人体细胞内制造蛋白质的“机器”核糖体就由RNA制造而成。此外,DNA也由RNA组成。由于RNA是一种万能工具,可以同时发挥蛋白质和DNA的功能,这表明后来进化出现的DNA和蛋白质是一种“升级”,以增强最初由RNA支持的细胞功能。昂劳实验室发现的聚合酶表明,RNA复制在原始生命体内确实可能存在。

昂劳团队的长期目标是在实验室构建出一个能自我进化的系统,为此,他们需要创造出一种RNA聚合酶,这种酶也可以自我复制和维持,从而更深入地了解早期RNA生命是如何形成的。

昂劳称:“通过在实验室里了解生命的基本复杂性,我们可以估算出生命出现在其他行星上的可能性,并确定火星等行星曾经存在或仍然存在生命的可能性。”

总编辑圈点

几十年来,一直占主导地位的生命科学理论是“RNA世界”假说。也就是说,在生命起源的早期阶段,存在一个完全由RNA分子组成的分子系统。系统的信息由RNA进行储存,部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的传递及RNA分子的自我复制。这次,科研人员把“RNA世界”假说再细化了一些,认为地球生命起源的关键,在于RNA聚合酶。这种聚合酶表现出了复杂的生物特征。科研团队试图创造出一种具有类似功能的RNA聚合酶,就能构建起一个微观世界,观察生命源起和进化。


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