最新证据动摇生命起源 RNA 假说

2018-03-14 序说
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ETH 的研究人员正在挑战以 RNA 为基础的世界通行法则,他们认为淀粉样蛋白假说更为合理。

淀粉样蛋白(amyloids)总被人视为一种生物畸变,因导致多发性神经退行性疾病而臭名昭著。

近年,许多研究人员发现,淀粉样蛋白在细菌、酵母、真菌和人类都广泛存在,在脊椎动物中,它们跟黑色素生产有关,在酵母细胞中,淀粉样蛋白聚集体可形成一类记忆分子。

生命起源的催化剂

淀粉样纤维由短肽构成,能以类似酶的方式加速化学反应,因此,它们被视为生命前体分子。但是,直到最近科学家们才发现了天然淀粉样蛋白在“自然发生说(abiogenesis)”中的另一个重要化学性质:自我复制。

淀粉样蛋白假说的早期支持者包括苏黎世 ETH 的 Roland Riek 教授和他的物理化学实验室高级助理 Jason Greenwald。他们已经证明淀粉样蛋白可作为一些短肽的合成模板。“淀粉样蛋白的这种能力意味着它具备自我复制应用潜能,”Riek 说。研究人员在《Nature Communications》报告 了他们的发现。

自我复制模板

自我复制能力被认为是每种早期生命形式的必要先决特征。Riek 团队不仅指明了这种普遍蛋白的另一个神奇特点,还填补了淀粉样蛋白假说之争的关键缺失环节。

差不多两年前,ETH 的科学家们在实验条件下发现,淀粉样蛋白结构竟然能从氨基酸开始自发形成,氨基酸是地球生命诞生之前就已经存在的物质。并且,反应条件非常类似“原始造物汤”。

新发现的多肽合成也是如此:“反应机制似乎具有普遍性。它适用于很宽范围内的温度、盐浓度和酸碱值,”Greenwald 解释道。

研究者认为,进化早期淀粉样蛋白在早期生命形态发生和单元催化方面可能起核心作用。

最广为流传的分子起源理论是 RNA 假说:核糖核酸(RNA)是生命起源以前原始汤的唯一关键成分。原因是 RNA 像 DNA 一样可以编码信息也能自我复制。

ETH 的研究人员正在挑战这个以 RNA 为基础的世界通行法则,他们认为淀粉样蛋白假说更为合理。首先,RNA 分子的生物学功能更多、更复杂,生命起源前不太可能自发形成。“另外,淀粉样蛋白比早期核酸聚合物稳定很多,它们的非生物合成途径与催化 RNAs 的复合体相比更简单,”Greenwald 说。

Riek 补充:“我们无法回到 4 -4.5 亿年前,所以任何假说都可真可假。我们怀疑生命起源可能并非单一分子作用,而是涉及多个分子的过程,各种分子的祖先共同参与了生命的创造。”

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1 A prebiotic template-directed peptide synthesis based on amyloids 暂无下载

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