@ 2014.12.03 , 08:45

既是酶又是遗传物质的XNA,或许能解开生命起源之谜

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本文的主角,这种既不存在于自然界的酶,被称为XNA或者叫做异种核酸,同时也可以充当遗传物质的角色。

这是第一次尝试用XNA创造生命,但是增加了生命可以不由DNA或RNA演变的可能性(DNA和RNA被认为是地球上所有生命自我复制的不可缺少的分子)。

英国剑桥分子生物学实验室的Philipp Holliger说:“我们对XNA做的研究发现RNA和DNA并不是生命诞生的先决条件。”1953年,Francis Crick和James Watson就是在该实验室发现的DNA的结构。

并不全是DNA的主要成分

Holliger的团队在之前就制作过XNA,他们的非天然XNA包含之前的主要成分:腺嘌呤,胸腺嘧啶,鸟嘌呤,胞嘧啶和尿嘧啶(这些都是DNA和RNA用来复制遗传编码的依靠)。不同的是各个成分的糖是相连接的。

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在DNA和RNA里面,糖分别是脱氧核糖和核糖。Holliger用一些不同的糖或分子代替了产生新的遗传物质。他们现在已经离仿造地球早期生命更进一步,因为XNA也能当成酶。而酶是生命体内加速化学反应不可或缺的催化剂。

目前人们认为,地球上生命出现的第一步就是RNA进化成可以自我复制的酶。

巨大跨越

通过证明XNA可以产生酶的效果,能够储存遗传信息,Holliger已经重现了生命出现的第二个主要步骤。

XNA不能进行自我复制,但是它们能把RNA剪切、粘贴,功能和天然酶一样。甚至还能相互黏在一起,形成XNA碎片。

这是第一步论证,就像之前的RNA一样,XNA也能自我催化,即使它不能像RNA一样自我复制。

Holliger认为,RNA和DNA可能是很偶然地控制了地球的生命的主要群体,只因为它们有着更好的进化原料。我们可以推测,在别的星球XNA正替代DNA和RNA处于生命重要支柱的统治性地位。

原始分子

诺贝尔奖获得者、哈佛大学Jack Szostak说:“这项工作是另一个验证XNA重要功能的科学迈进。”Szostak的研究领域是地球生命起源。

猜想太阳系外行星上生命可能是以DNA、RNA之外的东西为起步是有趣的,但是任何形式的生物的原始生物高分子都得满足其他限制,比能由生命起源前的化学作用产生及有效复制。XNA能不能满足这些限制条件,及它能够提供的有用功能,都还是悬而未决的问题。

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据Holliger介绍,XNA还能发挥医学作用。因为它们不是自然生成的,在人体内不能被分解。同时,它们可以被设计成破坏RNA的结构,被当做治疗RNA病毒或禁用RNA信息而触发的癌症特效药。

Holliger说:“我们制造的XNA酶可以切除RNA的指定部位,所以可以利用它切割掉携带病毒或是致瘤的信使RNA,从而达到治疗目的。并且,因为它们不会被身体分解,所以能够为人体提供持久保护。”

本文译自 NewScientist & IO9,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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