生命進化或由核糖體驅(qū)動而非DNA

據(jù)科學日報報道，自從發(fā)現(xiàn)DNA是如何編碼遺傳信息起，大多數(shù)有關生命進化的研究都關注于基因。根據(jù)“自私基因”理論，細胞和生物體的存在只是作為保護和傳遞基因的包裹。而最新的一項研究挑戰(zhàn)了這一理論，它提出如果任何個體是“自私的”，那么它一定是核糖體。這一發(fā)現(xiàn)將終結(jié)我們對生命進化的全部理解，以及核糖體本身的功能。

生命的進化最初出現(xiàn)的是什么？在此之前，科學家們的回答只有三個字：DNA。但在期刊《理論生物學》上發(fā)表的父女合作的一項最新研究里，丹麥奧爾胡斯大學梅雷迪斯?魯特-伯恩斯坦(MeredithRoot-Bernstein)博士和美國密西根州立大學的羅伯特.魯特-伯恩斯坦（RobertRoot-Bernstein）博士提供了證據(jù)表明這一問題的答案或可能是另一個：核糖體。

核糖體是所有活體細胞里存在的大型復雜分子。它包含將DNA里的遺傳信息轉(zhuǎn)錄為可以執(zhí)行所有細胞工作并組成細胞大部分結(jié)構(gòu)的蛋白質(zhì)的機制�！昂颂求w是由三種包裹蛋白質(zhì)的RNA鏈組成的，教科書上顯示后者是純結(jié)構(gòu)的，但我們發(fā)現(xiàn)核糖RNA曾作為基因，mRNA和tRNA要求制造自身的組成部分??從而產(chǎn)生了現(xiàn)代細胞里的這些結(jié)構(gòu)�！泵防椎纤�?魯特-伯恩斯坦博士這樣說道。

DNA需要什么？

這一父女科研合作始于梅雷迪斯在重新閱讀他父親羅伯特?魯特-伯恩斯坦1989年的書籍《發(fā)現(xiàn)》。“這本書讀到一半時，我受到了我父親討論的發(fā)現(xiàn)策略，我不禁好奇并查閱了‘DNA究竟需要什么？’將一個大型分子擬人化可能聽起來有些奇怪。然而，自私基因理論常常簡單表達‘DNA想要自我復制’。但我很好奇這是否真的是DNA想要的�！泵防椎纤菇忉尩�。

當有機化學家將分子擬人化時，他們說道分子“想要處于能量最低值的構(gòu)造形式。”這意味著當它們有能量時，分子可以轉(zhuǎn)化成不同的構(gòu)造，但它們有一個可以回歸的靜止狀態(tài)。DNA的靜止狀態(tài)是緊密蜷縮，非常難解開因此研究人員尚未完全理解不同的分子是如何解開和展開它從而進行復制和轉(zhuǎn)化的。

因此，梅雷迪斯意識到，從有機化學的角度看，“DNA究竟需要什么”的問題的答案是：它需要保持蜷縮成結(jié)。DNA并不想要復制和轉(zhuǎn)化，因此她得出結(jié)論DNA不太可能是進化過程的動態(tài)推動者，因此這又引發(fā)了另一個問題：那么到底是誰想要復制和轉(zhuǎn)化？

自私的核糖體

對梅雷迪斯和羅伯特來說，答案顯而易見：核糖體。它的靜止狀態(tài)是“準備將DNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)”。此外，核糖體不僅出現(xiàn)在所有生物體的細胞里，它們在所有活的物種里幾乎是一模一樣的。

核糖體是由兩種分子類型組成：蛋白質(zhì)和RNA。RNA在結(jié)構(gòu)上與DNA非常相似，它以三種形式存在。其中一種形式是核糖體RNA，或者稱rRNA，教科書知識表明它是純結(jié)構(gòu)性的，組成了核糖“機器”的架構(gòu)或者骨骼。另外兩種RNA，信使RNA（mRNA）和轉(zhuǎn)移RNA（tRNA），位于核糖體以外，它主要是幫助核糖體“機器”根據(jù)DNA指令組成蛋白質(zhì)。信使RNA轉(zhuǎn)錄了DNA的遺傳信息并將其傳遞給核糖體。轉(zhuǎn)移RNA將信使RNA的信息轉(zhuǎn)化為氨基酸，后者在核糖體上組裝形成蛋白質(zhì)。

受到《發(fā)現(xiàn)》的啟發(fā)，梅雷迪斯將自私基因理論倒置。如果核糖體是“自私的”想要自我復制？核糖體是否會循環(huán)核糖體RNA以與蛋白質(zhì)發(fā)生相互作用??從而創(chuàng)造我們現(xiàn)在所知的信使RNA和轉(zhuǎn)移RNA??并在安全存儲裝配指令時發(fā)明了DNA？如果事實的確如此，那么核糖體RNA序列應該與信使RNA和轉(zhuǎn)移RNA，以及編碼核糖體蛋白質(zhì)的DNA的序列相匹配。

羅伯特對這一最新假設進行了測試，他將核糖體RNA與大腸桿菌的所有RNA、DNA以及蛋白質(zhì)的數(shù)據(jù)庫進行對比。如果核糖體想要自我復制，核糖體RNA必須包含三樣人們從未注意到的事物。首先它必須包含編碼自身核糖體蛋白質(zhì)的基因以形成工作“機器”。其次，他必須包含所需的信使RNA將自身的遺傳信息傳遞至“機器”。最后，它還必須編碼必要的轉(zhuǎn)移RNA從而將信使RNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。

梅雷迪斯和羅伯特顯示了核糖體RNA的結(jié)構(gòu)與大腸桿菌里所有以上提到的結(jié)構(gòu)都有著令人驚訝的良好匹配�！拔覀冋故玖撕颂求wRNA包含信使RNA、轉(zhuǎn)移RNA以及編碼自身蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)和功能的‘基因’的痕跡。核糖體并非僅僅是DNA的被動轉(zhuǎn)錄者�！绷_伯特表示。

自私核糖體模型開啟了可以在泥灘、海洋熱液噴口甚至閃電過程中形成的簡單生物分子與最后普遍共同祖先(lastuniversalcommonancestor，簡稱LUCA)之間的巨大理論空缺。梅雷迪斯補充表示：“可能自私的核糖體渲染了與其它生物之間的親密關系，我們所有生物只是核糖體的不同歸屬而已�！�

本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/923669.html

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