科學(xué)家找到生成RNA4種成分的簡單反應(yīng)

在地球上孕育生命的分子之舞中，RNA似乎是核心角色。RNA能像DNA一樣儲存遺傳信息，并且像蛋白質(zhì)一樣加速化學(xué)反應(yīng)。但這種分子的起源一直是個謎。如今，研究人員首次證實，一組可能在早期地球上出現(xiàn)的簡單原始材料能產(chǎn)生RNA的全部4種化學(xué)成分。

這些成分——胞嘧啶、尿嘧啶、腺嘌呤和鳥嘌呤——此前曾通過其他原始材料在實驗室中被重新創(chuàng)建。2009年，由英國劍橋大學(xué)John Sutherland領(lǐng)導(dǎo)的化學(xué)家設(shè)計出可能出現(xiàn)在早期地球上并且形成胞嘧啶和尿嘧啶（被共同稱為嘧啶類）的5種化學(xué)成分。兩年后，由德國慕尼黑大學(xué)化學(xué)家Thomas Carell領(lǐng)導(dǎo)的研究人員報告稱擁有一種形成腺嘌呤和鳥嘌呤（被稱為嘌呤類的成分）的同樣簡單的方法。不過，這兩組化學(xué)反應(yīng)是不同的。沒有人知道同時產(chǎn)生兩組成分所需的條件如何才能在同一時間、同一地點出現(xiàn)。

如今，Carell說，他可能有了答案。他和同事找到了一組能產(chǎn)生全部4種RNA堿基的簡單反應(yīng)。

Carell的故事從6種分子構(gòu)建模塊——氧、氮、甲烷、氨、水和氰化氫開始。它們均出現(xiàn)在早期地球上。其他研究團(tuán)隊曾證實，這些分子能發(fā)生反應(yīng)，從而形成更加復(fù)雜的化合物。

為產(chǎn)生嘧啶類，Carell從被稱為氰基乙炔和羥胺的化合物入手。兩者能發(fā)生反應(yīng)，形成被稱為氨基—異惡唑的化合物。后者又同另一種簡單分子——尿素發(fā)生反應(yīng)，形成隨后和核糖發(fā)生反應(yīng)的化合物，從而產(chǎn)生最后一組中間化合物。

最終，在被稱為硫醇的含硫化合物和微量鐵或者鎳鹽存在的情況下，這些中間化合物轉(zhuǎn)變成胞嘧啶和尿嘧啶。作為獎勵，當(dāng)鎳鹽中的金屬含有額外的正電荷時，最后的反應(yīng)被觸發(fā)。而這正是產(chǎn)生腺嘌呤和鳥嘌呤的類似分子級聯(lián)反應(yīng)中最后一步發(fā)生的事情。Carell表示，更勝一籌的是，產(chǎn)生全部4種核甘酸的步驟在同一地點發(fā)生，從而首次為所有RNA組成成分如何同時出現(xiàn)提供了合理解釋。