化学家可能正在注意引发第一次生命的化学反应

化学家可能正在注意引发第一次生命的化学反应

早期地球上的化学反应可以创造出RNA分子的所有四个构建块,从而引发生命的开始。

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化学家可能正在注意引发第一次生命的化学反应
DNA更为人所知,但今天许多研究人员认为地球上的生命始于它的表亲RNA,因为这种核酸可以作为遗传信息的储存库和加速生化反应的催化剂。 但那些赞成这种“RNA世界”假设的人已经奋斗了几十年来解释这个分子的四个构件是如何从我们这个星球早期存在的更简单的化合物中产生的。 现在,化学家已经确定了简单的反应,使用早期地球上的原材料,可以合成所有四个构件的近亲。 这种相似之处并不完美,但它表明科学家可能正在关注地球上生命开始的可能情景。
RNA的四个构建块称为核苷酸。 每个都由核糖,环状糖分子组成,连接到四个不同的环形“碱基”,腺嘌呤(A),鸟嘌呤(G),胞嘧啶(C)和尿嘧啶(U)中的一个。 C和U在结构上彼此相似并且统称为嘧啶,而A和G彼此相似并且被称为嘌呤。 2009年,由英国剑桥医学研究委员会的Matthew Powner和John Sutherland领导的研究人员提出了可能在早期地球上合成嘧啶的第一次似是而非的化学反应。 但是,在不同的条件下,非常不同的反应似乎是制造嘌呤所必需的。 这就提出了这样一个问题:所有四种核苷酸如何在同一个地方卷起来产生第一个“活的”RNA分子。
2012年搬到伦敦大学学院的Powner和同事现在已经找到了一种方法来扩展他们早期的嘧啶制造化学,以创造嘌呤表亲。 和以前一样,他们从一种叫做醛的简单糖开始,这种糖被认为存在于地球早期。 一些简单的步骤将醛转化为两种类似含腺嘌呤和鸟嘌呤核苷酸的化合物,他们今天在Nature Communications上报道。 相似之处并不完美:在每个基础中,碳原子与氧原子结合而不是氢原子,如熟悉的嘌呤中所示。
“这是一种很好的化学反应,”亚特兰大佐治亚理工学院的RNA化学家Nicholas Hud说。 然而,他说,那个任性的氧原子是一个关键的绊脚石。 没有简单的方法来换氢。 非传统的嘌呤可能无法形成具有激发生命所需特性的RNA类似物。 鲍尔纳说,他和他的同事正在寻找解决方案。 如果它们成功,从简单化学品到生命的道路将更加清晰。