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生命的一个重要特征是能够自我复制和繁衍,这就需要有一套可遗传的密码,一代代地传递生命的信息。
最早的生命信息保存在
RNA上?
对于地球上绝大多数的生物而言,包括细菌那样简单的微生物,这套密码保存在细胞里的DNA(脱氧核糖核酸)中。但是DNA是复杂的双螺旋结构的分子,迄今生物学家普遍认为,在早期地球的自然环境中,它不可能先于生命而存在。DNA必定是生命出现之后才慢慢进化出来的。至于最早生命的遗传密码,则保存在比DNA简单的RNA(核糖核酸)上。这就是生命起源上著名的“RNA世界”假说。
的确,近些年来越来越多的生物学家开始信奉这一假说。RNA因为是单链的,比DNA要简单得多;除此之外,它还能折叠成不同的形状,当它跟其他一些有机分子结合在一起时,能像蛋白酶一样催化许多生物化学反应。尤其有说服力的是,经过数十载的努力,在2009年英国生物学家马修·鲍纳等人终于在模拟地球早期环境的条件下,不依赖任何已知生物,合成出了组成RNA分子的基本单元——核糖核苷。
最早的生命“顺手牵羊”
但现在,这个假说面临着挑战。生命起源的“RNA世界”假说回答不了一个难题:早期以RNA作为“遗传密码本”的生命,为什么很快就放弃了RNA,改用DNA了呢?
我们现在当然知道,作为遗传密码的载体,DNA无疑要比RNA要优越得多,但假如早期连DNA都还没有,那生命就无从知道还有比RNA更好的遗传工具。而如果假设自然界在生命出现之前就有了DNA,最早的生命开始只是“顺手牵羊”拿来为自己所用,后来又学会了自己制造DNA,那事情就简单多了。
但前面已经提到,生物学家普遍认为DNA太复杂,在早期地球的自然环境下是难以自然合成的。具体地说,困难在于:组成RNA和DNA的基本单元都是核苷,核苷又是由一份糖、一份磷和一份碱基组成的;而合成DNA的那一份糖要比RNA的那份糖要困难得多。
不过,最近局面已经有了很大改观。2011年同样是马修·鲍纳等人在模拟地球早期环境的条件下,终于合成出了类似DNA上的那份糖,当然这仅是“类似”,说明还没有完全达到目的,但他们预计,这个目标在几年之后就能实现。要是事情成功,他们的工作将打破“DNA不能在地球早期的环境下合成”的老套说法。
“刀子”和“老虎钳”
最终分开了
现在已经证明,RNA可以在地球早期的环境下合成,倘若几年之后,又证明DNA也能在地球早期的环境下合成,那么生命到底起源于RNA还是DNA呢?
鲍纳说,到时候很大程度上就成了个人喜好问题,不过还有另一种选择,那就是RNA和DNA的杂合体,其基本单元一部分来自RNA的核糖核苷,另一部分来自DNA的脱氧核糖核苷。这种杂合体既拥有RNA的某些优点,又拥有DNA的某些优点。就好比两用的瑞士军刀,既可以用来切割,又可以当老虎钳使。但随着生命的进化,两种用途搅合在一起终究不太方便,所以RNA和DNA,刀子和老虎钳就独立出来了。
最早的生命信息保存在
RNA上?
对于地球上绝大多数的生物而言,包括细菌那样简单的微生物,这套密码保存在细胞里的DNA(脱氧核糖核酸)中。但是DNA是复杂的双螺旋结构的分子,迄今生物学家普遍认为,在早期地球的自然环境中,它不可能先于生命而存在。DNA必定是生命出现之后才慢慢进化出来的。至于最早生命的遗传密码,则保存在比DNA简单的RNA(核糖核酸)上。这就是生命起源上著名的“RNA世界”假说。
的确,近些年来越来越多的生物学家开始信奉这一假说。RNA因为是单链的,比DNA要简单得多;除此之外,它还能折叠成不同的形状,当它跟其他一些有机分子结合在一起时,能像蛋白酶一样催化许多生物化学反应。尤其有说服力的是,经过数十载的努力,在2009年英国生物学家马修·鲍纳等人终于在模拟地球早期环境的条件下,不依赖任何已知生物,合成出了组成RNA分子的基本单元——核糖核苷。
最早的生命“顺手牵羊”
但现在,这个假说面临着挑战。生命起源的“RNA世界”假说回答不了一个难题:早期以RNA作为“遗传密码本”的生命,为什么很快就放弃了RNA,改用DNA了呢?
我们现在当然知道,作为遗传密码的载体,DNA无疑要比RNA要优越得多,但假如早期连DNA都还没有,那生命就无从知道还有比RNA更好的遗传工具。而如果假设自然界在生命出现之前就有了DNA,最早的生命开始只是“顺手牵羊”拿来为自己所用,后来又学会了自己制造DNA,那事情就简单多了。
但前面已经提到,生物学家普遍认为DNA太复杂,在早期地球的自然环境下是难以自然合成的。具体地说,困难在于:组成RNA和DNA的基本单元都是核苷,核苷又是由一份糖、一份磷和一份碱基组成的;而合成DNA的那一份糖要比RNA的那份糖要困难得多。
不过,最近局面已经有了很大改观。2011年同样是马修·鲍纳等人在模拟地球早期环境的条件下,终于合成出了类似DNA上的那份糖,当然这仅是“类似”,说明还没有完全达到目的,但他们预计,这个目标在几年之后就能实现。要是事情成功,他们的工作将打破“DNA不能在地球早期的环境下合成”的老套说法。
“刀子”和“老虎钳”
最终分开了
现在已经证明,RNA可以在地球早期的环境下合成,倘若几年之后,又证明DNA也能在地球早期的环境下合成,那么生命到底起源于RNA还是DNA呢?
鲍纳说,到时候很大程度上就成了个人喜好问题,不过还有另一种选择,那就是RNA和DNA的杂合体,其基本单元一部分来自RNA的核糖核苷,另一部分来自DNA的脱氧核糖核苷。这种杂合体既拥有RNA的某些优点,又拥有DNA的某些优点。就好比两用的瑞士军刀,既可以用来切割,又可以当老虎钳使。但随着生命的进化,两种用途搅合在一起终究不太方便,所以RNA和DNA,刀子和老虎钳就独立出来了。