科學家找到生成RNA4種成分的簡單反應

在地球上孕育生命的分子之舞中，RNA似乎是核心角色。RNA能像DNA一樣儲存遺傳信息，并且像蛋白質一樣加速化學反應。但這種分子的起源一直是個謎。如今，研究人員首次證實，一組可能在早期地球上出現的簡單原始材料能產生RNA的全部4種化學成分。

這些成分——胞嘧啶、尿嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤——此前曾通過其他原始材料在實驗室中被重新創建。2009年，由英國劍橋大學John Sutherland領導的化學家設計出可能出現在早期地球上并且形成胞嘧啶和尿嘧啶（被共同稱為嘧啶類）的5種化學成分。兩年后，由德國慕尼黑大學化學家Thomas Carell領導的研究人員報告稱擁有一種形成腺嘌呤和鳥嘌呤（被稱為嘌呤類的成分）的同樣簡單的方法。不過，這兩組化學反應是不同的。沒有人知道同時產生兩組成分所需的條件如何才能在同一時間、同一地點出現。

如今，Carell說，他可能有了答案。他和同事找到了一組能產生全部4種RNA堿基的簡單反應。

Carell的故事從6種分子構建模塊——氧、氮、甲烷、氨、水和氰化氫開始。它們均出現在早期地球上。其他研究團隊曾證實，這些分子能發生反應，從而形成更加復雜的化合物。

為產生嘧啶類，Carell從被稱為氰基乙炔和羥胺的化合物入手。兩者能發生反應，形成被稱為氨基—異惡唑的化合物。后者又同另一種簡單分子——尿素發生反應，形成隨后和核糖發生反應的化合物，從而產生最后一組中間化合物。

最終，在被稱為硫醇的含硫化合物和微量鐵或者鎳鹽存在的情況下，這些中間化合物轉變成胞嘧啶和尿嘧啶。作為獎勵，當鎳鹽中的金屬含有額外的正電荷時，最后的反應被觸發。而這正是產生腺嘌呤和鳥嘌呤的類似分子級聯反應中最后一步發生的事情。Carell表示，更勝一籌的是，產生全部4種核甘酸的步驟在同一地點發生，從而首次為所有RNA組成成分如何同時出現提供了合理解釋。