這篇文章發表在 大眾科學 的前部落格網路上,並反映了作者的觀點,不一定反映 大眾科學 的觀點。
嗯,也許你往上數到第一百萬代的曾祖母是。
理解生命的起源和生命最早期的機制,對於探索地球生物歷史和探索宇宙中其他生命同樣重要。我們非常確信單細胞生物——細菌和古菌——是最早在這個星球上出現的“生物”,但在此之前發生了什麼是激烈且常常存在爭議的辯論的焦點。
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對於這些生物的前身,一種可能性是存在一個沒有 DNA 的世界,但卻擁有最終導致進化到 DNA 及其相關機制的裸分子片段。沃爾特·吉爾伯特(諾貝爾化學獎得主)在 1986 年的自然雜誌上發表了一篇有影響力的論文中提出了這個想法,他詳細闡述了卡爾·沃斯的一個想法——卡爾·沃斯早些時候將古菌確定為生命的一個獨特分支。這種古老的生物分子系統被稱為 RNA 世界,因為它由核糖核酸序列 (RNA) 組成,但缺乏脫氧核糖核酸 (DNA) 的永久儲存機制。
RNA 世界假說的關鍵部分是,除了在其序列中攜帶可複製的資訊外,RNA 分子還可以執行酶的職責,催化反應——維持一個繁忙的、自我複製的、不斷進化的生態系統。在這種圖景中,RNA 不斷進化,直到蛋白質等物質出現,那時事物才能真正加速朝著更復雜和更熟悉的生命形式發展。對於我們所知的生命的墊腳石來說,這是一個很有吸引力的圖景。
在現代生物體中,一種稱為核糖體的非常複雜的分子結構是關鍵的機器,它可以讀取信使 RNA(從原始 DNA 中衍生出來)中的資訊,然後透過從細胞環境中抓取氨基酸並將它們組裝在一起來根據這個藍圖組裝蛋白質。核糖體非常神奇,它們也由大量的 RNA 分子和蛋白質分子混合組成。
但是,所有這一切可能存在一個問題,它與大約 40 億年前無蛋白質 RNA 世界的想法有關。在 Harish 和 Caetano-Anollés 在開放獲取期刊 PLos One 上發表的一項新的、具有挑釁性的研究中,一個論點被提出,認為 RNA和蛋白質的共同進化是像核糖體這樣複雜的東西產生的更合理的方式。在常規的 RNA 世界假說中,情況並非如此,RNA 有效地是排他性的,直到最終蛋白質出現。然而,這項新工作的作者應用了系統發育學的工具——測量關鍵分子序列和結構之間的進化距離或年齡——來“測定”現代核糖體不同部分的“年代”。有趣的是,核糖體的 RNA 和蛋白質部分似乎都遵循相似的進化跨度,這表明這種極其複雜的分子是在一個由蛋白質和 RNA 組成的世界中逐漸聚集起來的,並且蛋白質已經透過涉及 RNA 的其他機制製造出來。一旦核糖體發展起來,蛋白質製造就可以真正以新的方式起飛,但這可能不是它們的起源。
這當然是一個引人入勝的想法,一個“核糖核蛋白世界”假說,儘管時間會證明它是否會被進化分子生物學家接受。它也暗示了核糖體可能是我們可能認為的共生關係的最早成果之一的概念。所以,你的祖母很可能是一個分子,實際上是一個核糖體。
