回答一个关于生命起源的百年老问题

  • 发布时间:2021-10-12 18:39:11
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毕竟,缺失的环节并不是尚未发现的化石。它是一种微小的、自我复制的小球,称为凝聚层液滴,由日本的两名研究人员开发,代表化学向生物学的演变。

他们于 9 月 24 日在Nature Communications上发表了他们的研究结果。

“化学进化最早是在 1920 年代提出的,认为生命最初起源于简单的小分子形成大分子,而这些大分子形成了可以增殖的分子组装体,”第一作者、化学助理教授 Muneyuki Matsuo 说。广岛大学生命综合科学研究科。“从那时起,已经进行了许多研究来验证 RNA 世界假说——在 DNA 和蛋白质进化之前,只有自我复制的遗传物质存在——通过实验。然而,从小分子增殖的分子组装的起源已经自从化学演化情景出现以来,大约一百年来一直是个谜。

松尾与京瓷公司研究员栗原健介合作,回答了一个百年历史的问题:早期地球的自由形态化学物质是如何成为生命的?像许多研究人员一样,他们最初认为这归结于环境:这些成分在高压和高温下形成,然后冷却到对生命更友好的条件下。问题是传播。

“在相同条件下,增殖需要自发的聚合物生产和自组装,”松尾说。

他们从氨基酸衍生物中设计并合成了一种新的益生元单体,作为原始细胞自组装的前体。当在常压下加入室温水中时,氨基酸衍生物会凝聚,排列成肽,然后自发形成液滴。当喂食更多氨基酸时,液滴的大小和数量都会增加。研究人员还发现,这些液滴可以浓缩核酸——遗传物质——如果它们表现出这种功能,它们就更有可能抵抗外部刺激而存活下来。

“在生命起源期间,基于液滴的原始细胞可以作为‘化学’和‘生物学’之间的联系,”松尾说。“这项研究可能有助于解释原始地球上第一批生物的出现。”

研究人员计划继续研究从氨基酸衍生物到原始活细胞的进化过程,并改进他们的平台以验证和研究生命的起源和持续进化。

“通过构建以新型氨基酸衍生物为食而增殖的肽液滴,我们通过实验阐明了益生元祖先如何通过选择性浓缩益生元化学物质来增殖和生存的长期谜团,”松尾说。“而不是 RNA 世界,我们发现‘液滴世界’可能是一个更准确的描述,因为我们的结果表明,液滴变成了可进化的分子聚集体——其中之一成为了我们的共同祖先。”

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