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生命起源可能始于类似DNA的XNA

名古屋大学的科学家证明了类DNA分子如何作为生命起源的前体汇聚在一起。这项发现发表在《自然通讯》杂志上,不仅暗示了生命可能是如何开始的,而且还对人工生命和生物技术应用的发展产生了影响。

名古屋大学生物分子工程师村山敬二说:“ RNA世界被认为是生命起源的一个阶段。” “在此阶段之前,pre-RNA世界可能已经基于称为异种核酸(XNA)的分子。但是,与RNA不同,XNA复制可能不需要酶。我们能够在没有酶的情况下合成XNA,这有力地支持了XNA世界可能早于RNA世界的假设。”

XNA由连接的核苷酸链形成,类似于DNA和RNA,但糖骨架不同。XNA可以非常稳定地携带遗传密码,因为人体无法将其分解。一些研究人员报告说,含有特定序列的XNA可以充当酶并与蛋白质结合。这使XNA在合成遗传学领域以及潜在的生物技术和分子医学应用领域令人兴奋。

村山(Murayama),麻沼裕之(Hiroyuki Asanuma)及其同事希望找出地球早期可能存在的条件是否导致XNA链形成。它们合成的片段的无环(非圆形)的L-苏氨醇核酸(L-一个TNA),其被认为已经存在之前RNA来是一个分子。他们还提出了一个较长的L-一个与互补片段,类似的DNA链如何匹配的序列的核碱基序列TNA。

当在放置在一起试管控制的温度下,较短的L-一个TNA片段聚集在一起并彼此在较长L-拉上一个TNA模板。至关重要的是,这是在一种化合物(称为N-氰基咪唑)和一种金属离子(如锰)的存在下发生的,两者都可能存在于地球早期。当一个末端的磷酸酯化学连接到邻居末端的羟基上时,片段相互连接,而无需酶的帮助。

Murayama说:“据我们所知,这是无环XNA模板驱动,无酶延伸的随机片段池的首次展示,可产生磷酸二酯键。”

该小组还证实,L-一个TNA片段可以在DNA和RNA模板交链。这表明遗传密码可从DNA和RNA被转移到L-一个反之亦然TNA和副。

村山说:“我们的策略是一个有吸引力的系统,可以用来试验人造生命的建设和开发由无环XNA组成的功能强大的生物工具。” “数据还表明,L-一个TNA可能是一种RNA前体”。

该小组计划继续他们的调查,以弄清是否L-一个TNA可以在早期地球“前生命”的条件已被合成并研究其发展先进的生物工具的潜力。

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