地球生命如何从无生命的化学体系中出现,仍是科学界长期关注的核心问题之一。关于生命起源的地点与环境,学界提出过多种设想,包括极地冰冻环境与高温热液喷口等。不过,多数研究者普遍认为,生命的开端需要一种能够自发复制自身的分子。
“RNA世界”假说的关键难题
多年来,“RNA世界”假说认为,RNA可能在DNA与蛋白质出现之前就已广泛存在,并同时承担遗传信息存储与催化构建等功能,例如帮助合成新的RNA链条。
但该假说面临的主要障碍在于:已知能够复制其他RNA分子的RNA(核糖核酸酶)通常体积较大、结构复杂,这使其在原始“化学汤”中自发形成的可能性受到质疑。

QT45:45个核苷酸的候选分子
英国医学研究理事会分子生物学实验室(MRC Laboratory of Molecular Biology)Philipp Holliger团队在《科学》杂志发表研究,报告发现一种名为QT45的小型RNA分子,可能为上述难题提供新的线索。
研究团队从一个包含约12万亿个随机RNA序列的库中进行筛选,目标是寻找能够充当聚合酶(分子构建者)的RNA片段。在锁定若干候选序列后,研究人员对其进行分子层面的“适者生存”式测试,在逐步提高条件严苛程度的同时,要求其构建更长的链条。最终,QT45在筛选中表现突出。
在半融冰盐水环境中实现复制
研究人员随后在由冰晶与液态盐水混合构成的半融状态环境中开展实验,以模拟早期地球可能存在的条件。研究显示,QT45由45个核苷酸组成,能够作为聚合酶构建互补RNA链,并以该互补链为模板生成新的复制品。

研究人员在论文中写道,他们的结果表明,RNA复制所需的复杂功能可以由仅45个核苷酸构成的RNA结构实现。作者同时指出,在小型RNA结构中观察到聚合酶活性,意味着聚合酶核糖核酸酶在RNA序列空间中的丰度可能高于此前的认识。
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