Jenne 自然部落：生命起源是一个亘古未解之谜，地球上的生命产生于何时何地？是怎样产生的？千百年来，人们一直在努力破解这一谜底，生命起源的核心是建立了一套以遗传密码为核心的生化系统，因此，生命和遗传密码的起源是两个紧密联系的问题，对其中一个的了解需要对另一个的了解。
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对生命可能起源的新见解
东京大学的研究人员首次能够根据达尔文进化论创造出一种复制、多样化和发展复杂性的 RNA 分子。这提供了第一个经验证据，证明简单的生物分子可以导致复杂的逼真系统的出现。
RNA 分子在 37 摄氏度的油包水液滴中孵育 5 小时。然后使用含有无 RNA 营养物质的新液滴将溶液稀释至浓度的五分之一，并剧烈搅拌。当这个过程重复多次时，就会发生突变。图片来源：自自然通讯 (2022)。
生活中有很多大问题，尤其是我们从哪里来？也许你已经看过从猿到人（到疲惫的上班族）的图片的 T 恤。但是从简单的分子到复杂的细胞再到猿呢？几十年来，一个假设一直是 RNA分子（对细胞功能至关重要）存在于原始地球上，可能与蛋白质和其他生物分子一起存在。然后在大约 40 亿年前，它们开始自我复制，并从一个简单的单个分子发展成多样化的复杂分子。这种逐步的变化可能最终导致了我们所知道的生命的出现——一系列美丽的动物、植物，以及介于两者之间的一切。
图 10.“通往智人之路”的完整版，来自《早期人类》(1965)。
尽管对这一理论进行了很多讨论，但很难在物理上创建这样的 RNA 复制系统。然而，在《自然通讯》上发表的一项研究中，东京大学艺术与科学研究生院的项目助理教授 水口良雄 和 一桥野津教授及其团队解释了他们是如何进行一个长期的RNA复制实验的，并目睹了从化学系统向生物复杂性的转变。团队对所看到的一切感到非常兴奋。“我们发现单一的 RNA 物种进化成一个复杂的复制系统：一个由五种类型的 RNA 组成的复制网络，具有不同的相互作用，可支持长期设想的进化过渡情景的合理性，”野津说。
与以往的实证研究相比，这个新的结果是新颖的，因为该团队使用了一种独特的可以经历达尔文进化的RNA复制系统，即基于突变和自然选择的持续变化的自我延续过程，从而使不同的特征得以出现，并使那些适应环境的特征得以生存。“老实说，我们最初怀疑如此多样化的 RNA 能否进化和共存，”良雄评论道。“在进化生物学中，‘竞争排斥原则’指出，如果多个物种竞争相同的资源，它们就不能共存。这意味着分子必须建立一种方法，一个接一个地使用不同的资源，以实现持续的多样化。它们只是分子，所以我们想知道，无生命的化学物种是否有可能自发地发展出这种创新。”那么接下来呢？根据 野津 的说法，“与生物有机体相比，我们的分子复制系统的简单性使我们能够以前所未有的分辨率检查进化现象。在我们的实验中看到的复杂性的进化只是一个开始，随着生命系统的出现应该会发生更多的事件。”当然，仍有许多问题需要回答，但这项研究为早期 RNA 复制器可能在原始地球上采取的可能进化路线提供了基于经验的进一步洞察。正如 良雄所说，“研究结果可能是解决人类数千年来一直在问的终极问题的线索——生命的起源是什么？”
简介
鸡与蛋的问题：tRNA 是早期生命形式进化的关键要素
更多信息：水口良雄 等人，从单个 RNA 复制器到多复制器网络的进化过渡，Nature Communications (2022)。期刊信息：自然通讯
东京大学 提供
探索链接
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