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【科普園地】
◎本報記者張佳欣
現(xiàn)代生命離不開三樣東西：DNA、蛋白質(zhì)和RNA。
但問題是，它們不可能同時出現(xiàn)。蛋白質(zhì)就像建筑工人和建筑材料，沒有蛋白質(zhì)，DNA無法復制；DNA就像建筑藍圖，沒有DNA，蛋白質(zhì)無法構建。為了解開這個“先有雞還是先有蛋”的難題，科學家提出了一個影響深遠的假說：“RNA先行”。在這個設想中，RNA分子身兼雙職：既是承載遺傳信息的藍圖，也是催化化學反應的“工人”。最早的生命，也許只是一些能自我復制的RNA分子。
這個假說聽起來很完美，但幾十年來始終卡在一個現(xiàn)實問題上：RNA這么復雜的分子，真的能在原始地球那個混亂的環(huán)境里，自然、自發(fā)地形成嗎？
為了破解這個謎題，科學家不再孤立地測試單個化學反應，而是模擬一個更完整、更真實的早期地球環(huán)境。
那個場景大約在43億年前，地球由火山玄武巖構成了地下含水層。那時的大氣中充滿了二氧化碳、氮氣、水蒸氣和來自火山噴發(fā)的硫化物，整個星球正經(jīng)歷著劇烈的地質(zhì)變動。
科學家依據(jù)一個名為“不連續(xù)合成模型”（DSM）的路線圖，將RNA的形成過程拆解為6個相互關聯(lián)的化學步驟，試圖還原RNA“從零開始”生成的全過程：從大氣中的簡單氣體出發(fā)，逐步生成五碳糖、堿基和磷酸，再把這些“零件”拼接成RNA鏈。關鍵不在于單個步驟是否可行，而在于這些步驟能否在自然環(huán)境中一環(huán)扣一環(huán)地自動進行到底。
實驗中有一個關鍵角色，就是硼酸鹽礦物。此前，許多研究認為硼酸鹽可能會“搗亂”，因為硼酸鹽有個“壞習慣”，它特別喜歡緊緊“抓住”其他分子，形成穩(wěn)定的復合物?？茖W家擔心，它會“鎖死”反應的關鍵中間體，讓整個合成過程戛然而止。
然而，實驗結果卻帶來了戲劇性的反轉。硼酸鹽像一名“清潔工”，不斷帶走反應產(chǎn)生的副產(chǎn)物，同時穩(wěn)定反應所需的酸堿環(huán)境，反而讓RNA合成更加順暢。
在玄武巖和硼酸鹽的共同作用下，奇跡發(fā)生了。在無人干預的容器中，那些簡單的原料開始自動遵循DSM的6步路徑，有序地發(fā)生反應。經(jīng)過一系列轉化，它們最終成功連接成了長度達100—200個單元的RNA鏈。
現(xiàn)在，我們終于知道，RNA完全可以在早期地球真實的地質(zhì)條件下，“從零開始”自主合成。雖然這并不意味著科學家已經(jīng)重現(xiàn)了生命的誕生，但這些結果至少說明，生命起源最困難的步驟之一，即信息分子的自然形成，在化學上是可行的。這些發(fā)現(xiàn)讓我們離最終解開生命起源之謎更近一步。
（責任編輯：梁艷）
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