一種RNA聚合酶或成地球生命起源新解

生命在地球上是如何出現(xiàn)的？這一直是個未解之謎。日前，加拿大研究人員發(fā)布報告稱，一種核糖核酸（RNA）聚合酶在地球生命的誕生方面發(fā)揮了重要作用。新研究為地球生命起源之謎提供了新見解，也有助于科學(xué)家們估算生命在其他行星上誕生的可能性。

西蒙弗雷澤大學(xué)（SFU）分子生物學(xué)和生物化學(xué)教授皮特·昂勞的團隊一直致力于推進RNA世界假說，以回答生命起源的基本問題。這一假說認(rèn)為，地球上的生命始于能自我復(fù)制的RNA分子，這些RNA分子在脫氧核糖核酸（DNA）和蛋白質(zhì)進化之前出現(xiàn)，不僅攜帶遺傳信息，還能驅(qū)動生命形成所必需的化學(xué)反應(yīng)——DNA和蛋白質(zhì)現(xiàn)在在人體內(nèi)同時發(fā)揮這兩種功能。

在最新研究中，昂勞團隊通過在實驗室進行一個體外進化過程，分離出了一種基于啟動子的RNA聚合酶，這種酶能以RNA為模板合成RNA。啟動子是RNA聚合酶識別、結(jié)合和開始轉(zhuǎn)錄的一段DNA序列。

昂勞說：“這種RNA聚合酶擁有現(xiàn)代蛋白質(zhì)聚合酶的許多特征，它可以進化從而識別出RNA啟動子，然后復(fù)制RNA。我們的發(fā)現(xiàn)意味著，生命進化早期出現(xiàn)的同樣的RNA酶也可能表現(xiàn)出如此復(fù)雜的生物學(xué)特征?！?/p>

有證據(jù)表明，RNA先于DNA和蛋白質(zhì)出現(xiàn)。例如，人體細(xì)胞內(nèi)制造蛋白質(zhì)的“機器”核糖體就由RNA制造而成。此外，DNA也由RNA組成。由于RNA是一種萬能工具，可以同時發(fā)揮蛋白質(zhì)和DNA的功能，這表明后來進化出現(xiàn)的DNA和蛋白質(zhì)是一種“升級”，以增強最初由RNA支持的細(xì)胞功能。昂勞實驗室發(fā)現(xiàn)的聚合酶表明，RNA復(fù)制在原始生命體內(nèi)確實可能存在。

昂勞團隊的長期目標(biāo)是在實驗室構(gòu)建出一個能自我進化的系統(tǒng)，為此，他們需要創(chuàng)造出一種RNA聚合酶，這種酶也可以自我復(fù)制和維持，從而更深入地了解早期RNA生命是如何形成的。

昂勞稱：“通過在實驗室里了解生命的基本復(fù)雜性，我們可以估算出生命出現(xiàn)在其他行星上的可能性，并確定火星等行星曾經(jīng)存在或仍然存在生命的可能性?！?/p>

幾十年來，一直占主導(dǎo)地位的生命科學(xué)理論是“RNA世界”假說。也就是說，在生命起源的早期階段，存在一個完全由RNA分子組成的分子系統(tǒng)。系統(tǒng)的信息由RNA進行儲存，部分具有催化功能的RNA分子催化RNA自身信息的傳遞及RNA分子的自我復(fù)制。這次，科研人員把“RNA世界”假說再細(xì)化了一些，認(rèn)為地球生命起源的關(guān)鍵在于RNA聚合酶。這種聚合酶表現(xiàn)出了復(fù)雜的生物特征?？蒲袌F隊試圖創(chuàng)造出一種具有類似功能的RNA聚合酶，就能構(gòu)建起一個微觀世界，觀察生命源起和進化。