研究表明RNA分子的化学特性可能在复杂生命形式的发展过程中起到重要作用
一项突破性的研究揭示了生命的复杂性是如何起源于地球早期的简单RNA分子的。通过实验证明了 RNA 在低盐度和高 pH 值等特定条件下的循环和复制能力，该研究表明，生命可能是在类似火山岛的环境中从最小的分子组中产生的。这一发现挑战了之前关于RNA进化的假设，并强调了生命在简单、寒冷的前生物条件下出现的可能性。
在早期荒凉的地球上，复杂生命是如何进化的？最初，一定是核糖核酸（RNA）携带了最初的遗传信息。这些生物大分子要在其序列中积累复杂性，就需要释放水。然而，在主要被海水覆盖的早期地球上，这一过程具有挑战性。
在最近发表在《美国化学学会杂志》（JACS）上的一篇论文中，德国慕尼黑大学教授迪特尔-布劳恩（Dieter Braun）团队的研究人员表明，在 RNA 与周围水的斗争中，它的天然循环能力和合适的环境条件可能起着决定性的作用。
前生物环境中的分子进化合作研究中心（CRC）发言人兼ORIGINS卓越集群协调员布劳恩解释说："RNA构件在不断生长的RNA链中每形成一个键，就会释放出一个水分子。反之，当水加入到 RNA 分子中时，RNA 构建块就会反馈到前生物池中"。
"在低盐度、高 pH 值的条件下，这种水的周转尤其有效。我们的实验表明，在地球早期火山岛上普遍存在的条件下，生命可以从很小的一组分子中产生，"该研究的第一作者阿德里安娜-塞朗（Adriana Serrão）说。
在这些条件下，RNA 能够在不添加水分子的情况下分裂。RNA 链的末端保持无水状态，并能自发地重新形成新的 RNA 键。布劳恩的实验室证明，在复制序列信息时，这种分裂的 RNA 重新结合的效率很高，而且非常精确。只有当 RNA 构建块与双链结构中具有精确匹配碱基对的模板 RNA 分子结合时，这一过程才会发生。这样，在现有的 RNA 链因加水而解体之前，就会产生一个副本。
以前人们认为，RNA 只能通过"随机"构建长度约为 200 个核苷酸的序列（即所谓的核糖酶）来复制自身。然而，核糖酶只能在生理盐水环境下工作，因此对 RNA 不利。这项新研究的结果是，在RNA进化的早期阶段不需要这些复杂的核糖酶序列。"这种精确度与核糖酶实现的 RNA 复制相当，"该研究的第一作者 Sreekar Wunnava 说。"这意味着，RNA世界的出现不需要先有复杂的长序列"。
因此，早期生命由一个非常简单的新陈代谢过程组成，在这个过程中，RNA 序列通过不断替换回收分子的方式进行复制。要做到这一点，只需要一个碱性淡水环境，比如今天仍然存在于夏威夷群岛或冰岛等火山岛上的淡水环境。布劳恩解释说："因此，生命可能是从由 RNA 构建块组成的简单、寒冷的前生物原始汤中产生的。虽然反应在这些条件下进行得非常缓慢，需要几天时间才能完成，但进化之初并不缺乏时间，原始火山岛上的寒冷淡水避难所让RNA得以在原本荒凉的早期地球上生存下来。"
编译自:ScitechDaily
