1981年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者吉爾伯特(W. Gilbert)提出了“RNA世界”的假說。它指的是:
在生命起源的某個(gè)時(shí)期,生命體僅由一種高分子化合物RNA組成。遺傳信息的傳遞建立于RNA的復(fù)制,其復(fù)制機(jī)理與當(dāng)今DNA復(fù)制機(jī)理相似,作為生物催化劑的、由基因編碼的蛋白質(zhì)還不存在。
大多數(shù)科學(xué)家都認(rèn)為:地球生命存在之前,是核糖核酸(RNA)“統(tǒng)治”著世界。也就是RNA才是生命的源頭,也是唯一的遺傳物質(zhì),即“RNA世界假說(RNA World hypothesis)。但是,一些科學(xué)家們對(duì)這一理論產(chǎn)生質(zhì)疑,認(rèn)為忽略了RNA的“表親”——脫氧核糖核酸(DNA)。
半個(gè)世紀(jì)以來,生物學(xué)家對(duì)“RNA世界假說”的理論充滿信心,認(rèn)為世界上個(gè)細(xì)胞的產(chǎn)生就歸因于RNA的某種化學(xué)反應(yīng),因?yàn)樯锘瘜W(xué)的理念本身就可歸結(jié)為DNA、RNA和蛋白質(zhì)之間的相互作用,而RNA的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)與高生物活性確實(shí)有可能通過自我復(fù)制獨(dú)立完成世界上次生化反應(yīng)。
但是,RNA世界假說并不是唯一合理的理論。例如,蛋白質(zhì)也可以實(shí)現(xiàn)自我復(fù)制,更不用說DNA了。目前,來自英國(guó)和美國(guó)的化學(xué)家已經(jīng)證明了在原始環(huán)境中構(gòu)建RNA和DNA的可能性,并展示了如何通過幾個(gè)簡(jiǎn)單的步驟將RNA轉(zhuǎn)化為DNA分子,且這個(gè)簡(jiǎn)單的過程中不需要添加任何酶。這一發(fā)現(xiàn)迫使科學(xué)家對(duì)生命起源進(jìn)行重新的思考。
來自美國(guó)斯克里普斯研究所的Ramanarayanan Krishnamurthy表示:“一些新發(fā)現(xiàn)表明人們?cè)谔綄さ厍蛏鹪磿r(shí)受到了RNA世界假說錯(cuò)誤的誘導(dǎo)暗示,事實(shí)證明該假說可能并不合理。”
Krishnamurthy認(rèn)為,單純的RNA演化成DNA的過程中可能會(huì)形成某種雜合分子,在這個(gè)交接期內(nèi),DNA和RNA都在執(zhí)行類似的自我復(fù)制任務(wù)。但研究人員發(fā)現(xiàn),這種雜合分子不如單純的RNA和DNA分子鏈穩(wěn)定。于是科學(xué)家們產(chǎn)生了一個(gè)疑問:為什么復(fù)雜的高級(jí)生物一定要從RNA中發(fā)展而來呢?
對(duì)于這個(gè)疑問,一個(gè)可能的答案是:根本沒有純粹的RNA世界起源,而是RNA和DNA兩種分子之間相互競(jìng)爭(zhēng),直到DNA從中勝出,并成為最終指導(dǎo)生命演化的物質(zhì)。但這些豐富的DNA分子又來自哪里呢?Krishnamurthy認(rèn)為,很可能來自硫脲(CH4N2S)這種含硫化學(xué)物質(zhì)。
科學(xué)家已經(jīng)證明,硫脲可能在幾個(gè)演變階段中反應(yīng)形成脫氧腺苷,而脫氧腺苷是DNA分子的骨架,與遺傳密碼的一個(gè)堿基相連接。研究人員認(rèn)為類似的過程還可以產(chǎn)生脫氧核糖。
RNA世界假說、小行星假說、神創(chuàng)論…對(duì)于地球生命起源的議題而言,至今沒有一個(gè)定論。在今天的生命形式中,DNA-RNA-Pro早已形成了一個(gè)相互依存、無法割裂的循環(huán),難以甄別誰(shuí)才是生命演化的起點(diǎn)。
一些人認(rèn)為RNA才是生命的開端,也即這個(gè)圓圈的起點(diǎn)。但是,許多疑問依舊存在。
,誰(shuí)會(huì)相信在地球生命演化的一開始,就會(huì)出現(xiàn)復(fù)雜而神奇的RNA分子呢?除非那就是哈榮·雅荷雅所說的神造的分子了!
第二,RNA世界假說依然無法說明細(xì)胞是如何產(chǎn)生的,而只有細(xì)胞(或前細(xì)胞)才是真真意義上的生命!
第三,為何同時(shí)具備信息與催化功能才可作為生命的開端,其依據(jù)何在呢?
第四,生物個(gè)體是達(dá)爾文選擇的基本單位,那對(duì)大分子來說,什么才是選擇的方向性呢?
第五,雖然生命的起源充滿隨機(jī)性,但不能沒有方向性,必須受到目的性或動(dòng)因的牽引。那什么才是生命起源最原始的動(dòng)因呢?
參考文獻(xiàn):
Prebiotic phosphorylation of 2-thiouridine provides either nucleotides or DNA building blocks via photoreduction, Nature Chemistry (2019)