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東京大學(xué)研究人員首次根據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論創(chuàng)造出RNA復(fù)制系統(tǒng)

2022-03-21 14:58:25 來源：科技日?qǐng)?bào)

日本東京大學(xué)研究人員首次根據(jù)達(dá)爾文進(jìn)化論創(chuàng)造出一種可復(fù)制、具有多樣化和發(fā)展復(fù)雜性的RNA分子。這提供了第一個(gè)經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，證明簡單的生物分子可導(dǎo)致復(fù)雜且逼真系統(tǒng)的出現(xiàn)。

我們從哪里來是有關(guān)生命的大問題，幾十年來，一種假設(shè)是RNA分子(對(duì)細(xì)胞功能至關(guān)重要)一直存在于原始地球上，可能與蛋白質(zhì)和其他生物分子一起存在。然后在大約40億年前，它們開始自我復(fù)制，并從簡單的單一分子發(fā)展成多樣化的復(fù)雜分子。這種循序漸進(jìn)的變化可能最終導(dǎo)致了我們所知的生命的出現(xiàn)，包括一系列美麗的動(dòng)物、植物以及介于兩者之間的一切。

盡管對(duì)這一理論進(jìn)行了很多討論，但很難在物理上創(chuàng)建這樣的RNA復(fù)制系統(tǒng)。在《自然·通訊》上發(fā)表的一項(xiàng)最新研究中，東京大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)研究生院團(tuán)隊(duì)解釋了他們?nèi)绾我娮C了從化學(xué)系統(tǒng)向生物復(fù)雜性的轉(zhuǎn)變。

項(xiàng)目助理教授水內(nèi)亮說：“我們發(fā)現(xiàn)單一的RNA物種進(jìn)化成一個(gè)復(fù)雜的復(fù)制系統(tǒng)：一個(gè)由五種類型的RNA組成的復(fù)制網(wǎng)絡(luò)，具有不同的相互作用，支持長期設(shè)想的進(jìn)化過渡場景的合理性。”

水內(nèi)亮評(píng)論道：“我們最初懷疑如此多樣化的RNA能否進(jìn)化和共存。在進(jìn)化生物學(xué)中，‘競爭排斥原則’指出，如果多個(gè)物種競爭相同的資源，它們就不能共存。這意味著分子必須建立一種方法，一個(gè)接一個(gè)地使用不同的資源，以實(shí)現(xiàn)持續(xù)的多樣化。它們只是分子，所以我們想知道非生物化學(xué)物質(zhì)是否有可能自發(fā)地發(fā)展出這種創(chuàng)新。”

根據(jù)水內(nèi)亮的說法，“與生物有機(jī)體相比，我們的分子復(fù)制系統(tǒng)的簡單性使我們能夠以前所未有的分辨率檢查進(jìn)化現(xiàn)象。在我們的實(shí)驗(yàn)中看到的復(fù)雜性的演變僅僅是個(gè)開始。隨著生命系統(tǒng)的出現(xiàn)，應(yīng)該會(huì)發(fā)生更多的事件。”

雖然仍有許多問題需要回答，但這項(xiàng)研究為早期RNA復(fù)制器在原始地球上采取的可能進(jìn)化路線提供了基于經(jīng)驗(yàn)的進(jìn)一步洞察。正如水內(nèi)亮所說：“結(jié)果可能是解決人類數(shù)千年來一直在問的終極問題的線索——生命的起源是什么?”(張夢然)

關(guān)鍵詞：日本東京大學(xué) 研究人員達(dá)爾文進(jìn)化論生物分子