一些科學家認為(wei) DNA形成了最初的生命，DNA是由RNA演化而來，而RNA是由XNA演化而來。（圖片來源：Keiji Murayama）

在一項發表在《自然·通訊》（Nature Communications）雜誌上的研究中，日本名古屋大學（Nagoya University）的科學家們(men) 論證了類DNA分子是如何共同成為(wei) 生命起源的前身的。這個(ge) 發現不僅(jin) 提出了生命可能是怎樣開始的，還對人造生命和生物科技應用的發展有一定的影響。

“大家普遍認為(wei) RNA世界是生命起源的一個(ge) 階段。”名古屋大學分子生物工程師Keiji Murayama說道，“這個(ge) 階段之前，前RNA世界可能基於(yu) 一種叫異種核酸（xeno nucleic acids（XNAs））的分子。與(yu) RNA不同，XNA的複製或許並不需要酶的參與(yu) 。在不用酶的情況下我們(men) 成功合成了XNA，這有力地支持了‘在RNA世界出現前有XNA世界的存在’這一猜測。”

圖片來源：Pixabay

XNA是由核苷酸相連形成的鏈，這點和DNA以及RNA的組成相似，但不同的是XNA有不同的糖主鏈。XNA可以很穩定地攜帶基因編碼，因為(wei) 人體(ti) 不能分解XNA。有一些研究人員稱包含了一些特定序列的XNA有酶的功能，可以和蛋白質結合。這一特點使得XNA在合成基因學領域令人十分興(xing) 奮，因為(wei) 它具有潛在的生物科技和分子醫學的應用前景。

Murayama、Hiroyuki Asanuma和同事們(men) 想知道在早期地球上可能出現的環境條件下，XNA鏈是否能夠形成。他們(men) 合成了非環狀L-蘇氨醇核酸（L-threoninol nucleic acid（L-aTNA））分子的片段——這種分子被認為(wei) 早於(yu) RNA形成之前就存在了。他們(men) 還用與(yu) 其堿基序列互補的序列製作了一條更長的L- aTNA，過程和DNA鏈配對的過程很相似。

Murayama和他的同事們(men) 指出L- aTNA片段可以在沒有酶的情況下，和互補的L- aTNA、RNA或DNA模板相連。 （圖片來源：Keiji Murayama）

他們(men) 將L-aTNA放到一個(ge) 試管中並控製好溫度後，較短的L-aTNA片段會(hui) 聚集起來，並在較長的L-aTNA模板上連接在一起。關(guan) 鍵是，這個(ge) 現象需要在N-氰基咪唑（N-cyanoimidazole）和一種金屬離子（比如錳）存在時發生，而這兩(liang) 種物質在早期的地球上都可能存在。在一個(ge) L-aTNA片段末端的磷酸基團與(yu) 相鄰L-aTNA片段前端的羥基接觸到時，這兩(liang) 個(ge) 片段會(hui) 在沒有酶幫助的情況下相互連接。

“據我們(men) 所知，這是第一次有人演示出無環XNA在隨機碎片池中，不需要酶，由模板驅使形成磷酸二酯鍵的現象。”Murayama說。

Murayama的團隊還通過演示證實了L-aTNA片段可以在DNA和RNA模板上相互連接。這論證了基因編碼可以從(cong) DNA和RNA轉移到L-aTNA上，反之亦然。

“我們(men) 的策略是建立一個(ge) 吸引人的係統，用於(yu) 研究人造生命的構造和發展由無環XNA組成的功能強大的生物工具，”Murayama說，“我們(men) 得到的數據還指出L-aTNA可能是RNA的前身。”

Murayama的團隊計劃將研究繼續下去，他們(men) 希望闡明L-aTNA是否可以在生命出現前的早期地球的環境下被合成，並且測試L-aTNA對於(yu) 先進生物工具開發的潛力。

翻譯：雷蘭(lan) 昕

審校：張哲

引進來源：名古屋大學


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