分享至
Nature：基因也许不那么自私
地球的生命起源一直是个重大的不解之谜。一项新研究提出，初始化学物质转化为生命物质是分子间相互协作的结果。从狼群狩猎，到细胞发挥功能，生命的各个层面都离不开协作。在17日Nature网站上发表的文章中，Vaidya等人展示了RNA装配的自发性协作网络，提出生命起源于分子间的自发协作。文章主要对三个RNA片段的协作环路进行了详细描述，数据显示可能还存在更大的协作网络。
现代生物的分子构架有明确的分工：核酸分子DNA和RNA主要负责遗传信息储存和处理，蛋白则负责结构和代谢。而地球早期的原始生命缺乏DNA和蛋白，只依赖RNA进行遗传和代谢。当时“RNA世界”的基石就是RNA分子的自我复制，这包括发生突变并向更有效的复制演化。
这些自我复制的RNA堪称原始版的自私基因，它们又是如何在早期地球上出现的呢?近来已有研究展示了核苷酸累积并聚合成为短链RNA的过程，的确，即使是非常短的RNA也能执行化学反应(RNA酶或者核酶)。但自我复制所需的核酶更长更复杂，这样的核酶又是在何时以怎样的形式产生的呢?这就陷入了先有鸡还是先有蛋的悖论。
Vaidya 及其同事所提出的策略，恰好能回答上述问题。这项研究的基础是一个30年前提出的理论，该理论认为自我复制的RNA除了单纯复制自身以外，还会通过超循环 hypercycles对其他复制子起作用。研究人员发现固氮弧菌Azoarcus的核酶在被片段化后可以自我组装。而且如果使这些RNA片段发生突变，那么突变片段不仅可以组装，还会彼此作用形成协调的组装环路，就像理论中的超循环一样。
关键是，参与协作环路的RNA更有优势，使其能够胜过单纯的自我复制循环。研究显示，协作可以使四个不同RNA片段装配成为更长的核酶，即小RNA分子能够通过协作形成长而复杂的RNA分子。
那么早期地球上的随机RNA链是怎样形成协作网络的呢?在目前这项研究中，所有的RNA链都来自于固氮弧菌核酶的加工片段。这就引出了两个问题，如果固氮弧菌核酶片段上的突变太多是否会影响到RNA的组装，另外如果存在许多不相关甚至相互干扰的RNA片段能否依然形成RNA协作网络。
地球生命起源的确切分子事件也许已经遗失在历史的长河中，不过科学能够通过模拟再现古代分子，分析非生命物质向生命物质转化的可能途径。Vaidya及其同事的研究展现了生命起源时期的分子协作，这一机制告诉我们也许地球上的第一个基因并非那么自私。至于协作网络如何产生，该网络带来的复杂性是否一定使复制更有效，这些问题还有待进一步的深入研究。
-
企业风采
-
焦点事件
