證實(shí)核酶相互協(xié)作能夠更快地自我重新組裝

來自美國幾所大學(xué)的研究人員證實(shí)在實(shí)驗(yàn)室中斷裂的RNA 片段能夠相互協(xié)作來自我重新組裝。這種發(fā)現(xiàn)提示著早期生命開始于RNA分子之間的協(xié)作，從而zui終導(dǎo)致合作性復(fù)制。

 

這項研究基于化學(xué)家Manfred Eigen提出的數(shù)學(xué)理論。他認(rèn)為早期的RNA不能從短鏈分子成功地進(jìn)化出來，因此它們必須需要幫助。他說，這種幫助可能來自于這些分子之間的協(xié)作。

 

在較早前的研究中，論文通訊作者Niles Lehman就已發(fā)現(xiàn)被稱作核酶（ribozyme）的長鏈RNA分子被切割成片段后，將它們在盤碟上放置在一起，經(jīng)過一段之后，它們自我重組裝為它們的原始構(gòu)造。在這項新的研究中，Lehman和同事們改變了3種核酶樣品以致于它們除了一種堿基不同之外都是一樣的。每種核酶被切割成片段，然后被在放置盤碟中。研究人員發(fā)現(xiàn)相對于這些核酶單獨(dú)被放置在盤碟上時，當(dāng)它們在盤碟上被放置在一起時，他們進(jìn)行自我重組裝的速度更快。他們報道，這是因?yàn)樵谒鼈儺?dāng)中的一種核酶幫助第二種核酶重新組裝，接著第二種核酶幫助第三種核酶重新組裝，而第三種核酶反過來幫助*種核酶重新組裝，從而形成一種封閉循環(huán)的網(wǎng)絡(luò)。

 

為了觀察同樣的結(jié)果在一種更加混亂的環(huán)境中是否也是可能的，研究人員將48種被切割成片段的核酶與上百萬個其他的RNA分子一起放置在試管中，并發(fā)現(xiàn)這些原始的48種核酶能夠找到它們其他的片段，并且相互幫助彼此進(jìn)行重組裝，同時再次要比它們當(dāng)中的任何一種核酶單獨(dú)放置時的更加快速。

 

研究人員提示著在地球的原始湯（primordial soup）中，短RNA分子之間存在的類似協(xié)作可能允許它們進(jìn)行復(fù)制，同時避免它們進(jìn)行復(fù)制時可能產(chǎn)生的合成錯誤，這是因?yàn)閿?shù)學(xué)模型提示著這樣的錯誤將導(dǎo)致進(jìn)化死亡（evolutionary death）。這種協(xié)作將允許它們進(jìn)化為更長的更復(fù)雜的RNA分子并zui終進(jìn)化為今天存在的所有其他分子。