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实验距离了解地球生命如何开始又迈进了一步

实验距离了解地球生命如何开始又迈进了一步

生物学 进化 文档翻译中文
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2021-03-22 19:51:09


西蒙·弗雷泽大学 ( Simon Fraser University)

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信用:Pixabay / CC0公共领域

生命是如何在地球上开始的,它可能存在于其他地方吗?西蒙·弗雷泽大学(Simon Fraser University)的研究人员已经分离出一种遗传线索(一种称为RNA聚合酶的酶),可以提供有关生命起源的新见解。这项研究今天发表在《科学》杂志上。

SFU分子生物学和生物化学教授Peter Unrau的实验室的研究人员正在努力发展RNA世界假说,以回答有关生命起源的基本问题。

该假设表明,我们星球上的生命始于自我复制的核糖核酸RNA)分子,该分子不仅能够携带遗传信息,而且能够在脱氧核糖核酸(DNA)和蛋白质进化之前驱动生命必不可少的化学反应,现在在我们的单元格中同时执行这两项功能。

通过实验室中的体外进化过程,研究小组分离出了一种基于启动子的RNA聚合酶核酶(一种能够使用RNA作为模板来合成RNA的酶),其具有与现代蛋白质聚合酶相当的加工钳位能力。

Unrau表示:“这种RNA聚合酶具有现代蛋白质聚合酶的许多功能;经过进化,它可以识别RNA启动子,然后逐步复制RNA。” “我们的发现暗示,在生命进化的早期,类似的RNA酶也可能表现出如此复杂的生物学特征。”

在生命的曙光中,由RNA制成的聚合酶可能会复制RNA基因组并维持生命必需的代谢RNA酶。夹紧RNA聚合酶核酶使用特异性引物识别RNA启动子。定位后,聚合酶会重排为能够复制模板延伸区域的过程性复合物。启动子的识别和持续性与现代启动子依赖性转录的许多方面相似,并证明了进化中的RNA基因可能已经被复制和表达了多久。图片来源:西蒙弗雷泽大学

有证据表明RNA先于DNA和蛋白质。例如,核糖体是在我们的细胞中制造蛋白质的“机器”,是从RNA构建的。然而蛋白质更擅长催化反应。

这使专家们得出结论,认为该机器是晚期RNA世界的发明,但从未被进化所抛弃。

DNA也由RNA制成。由于RNA是万能的,并且可以同时发挥蛋白质和DNA的功能,因此这表明DNA和蛋白质后来作为“升级”而进化,以增强最初由RNA支持的细胞功能。

位于SFU Burnaby校园内的Unrau实验室发现的夹紧型聚合酶核酶表明,在这种原始生命中,RNA催化剂的确可以复制RNA。

Unrau和他的团队的长期目标是在实验室中建立一个自我发展的系统。这将涉及创建一个RNA聚合酶核酶,该酶也可以自我复制和维持自身,从而对基于RNA的早期生物如何形成有更深入的了解。

在生命的曙光中,由RNA制成的聚合酶可能复制了RNA基因组并维持了生命必需的代谢RNA酶。夹紧RNA聚合酶核酶使用特异性引物来识别RNA启动子。定位后,聚合酶会重排为能够复制模板延伸区域的过程性复合物。启动子的识别和持续性与现代启动子依赖性转录的许多方面相似,并证明了进化中的RNA基因可能已经被复制和表达了多久。图片来源:西蒙弗雷泽大学

Unrau写道:“如果我们能够在实验室中创建一个不断发展的,基于RNA的系统,那么我们将取得令人瞩目的成就,这是自地球上的生命曙光以来从未存在过的事物。” SFU博士的科学文章 学生Razvan Cojocaru。

“通过了解生命的基本复杂性,我们可以在实验室中开始估计其他行星上的生命机会,并确定诸如火星之类的行星具有或仍然具有隐藏生命的潜力的可能性。”

 

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来源于:phys


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