元素百科介绍科学家锁定点燃生命化学反应,有望解释简单化学物质是如何形成生命的。脱氧核糖核酸(DNA)现在大多数人都知道了,但今天许多研究人员认为,地球上的生命来自它的表亲核糖核酸(RNA)一开始,核酸可以作为遗传信息的储存,也可以作为加速生化反应的催化剂。然而,这些支持RNA世界假设的科学家几十年来一直在努力解释这些分子的四块“积木”是如何出现在早期地球上更简单的化合物中的。

如今,化学家们发现了一个简单的反应,可以利用早期地球的原始材料合成所有四块“积木”的近亲。虽然这种相似性并不完美,但它表明科学家们可能正在接近一个合理的想法来解释地球上的生命是如何开始的。
RNA的四块“积木”被称为核苷酸。每种核苷酸由核糖(一个环形糖分子)连接到四个不同环形的“碱基”中的一种组成。这些碱基包括腺嘌呤(A)、鸟嘌呤(G)、胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)。C和U的结构相似,统称为嘧啶,而A和G则相似,称为嘌呤。
2009年,英国剑桥市医学研究理事会Matthewew Powner和John Sutherland领导的研究人员想出了第一个可能的化学反应,可以在早期地球上合成嘧啶。
然而,在不同的条件下,一些非常不同的反应似乎是形成嘌呤所必需的。这就提出了一个问题,即所有四种核苷酸是如何在同一个地方缠绕形成第一个“活”RNA分子的。
Powner和他的同事,2012年在伦敦大学学院工作,现在已经找到了一种方法来扩展他们早期的嘧啶合成化学过程,从而创造嘌呤的表弟。
和以前一样,研究人员从一种叫做醛的单糖开始,后者被认为出现在地球的早期阶段。一些简单的步骤将醛转化为两种类似于核苷酸的腺嘌呤和鸟嘌呤的化合物。科学家们在5月19日出版的《自然通信》杂志上报道了这一研究结果。
当然,这种相似性并不完美——在每个碱基上,碳原子被绑定到氧原子上,而不是嘌呤中常见的氢原子上。
美国亚特兰佐治亚理工学院RNA化学家Nicholas Hud说:“这是一项伟大的化学研究。”但他指出,反复无常的氧原子是一个关键的绊脚石。没有简单的方法可以与氢原子交换。非常规的嘌呤可能无法形成RNA类似物,具有点燃生命所需的属性。
博尼说,他和他的同事现在正在寻找解决方案。如果他们成功了,从简单的化学物质到生活的道路就会变得更加清晰。
RNA是存在于生物细胞、部分病毒和类病毒中的遗传信息载体。RNA是以DNA链为模板,以碱基互补配对原则转录而成的单链。其主要功能是实现蛋白质上遗传信息的表达,是遗传信息向表型转化过程中的桥梁。在此过程中,转移RNA是将与三联密码对应的氨基酸残留物与正在翻译的MRNA相结合,然后核糖体RNA通过肽键将每个氨基酸残留物连接到肽链中,形成蛋白质分子。

