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肽液滴:一个关于生命起源的世纪老问题

发布时间:  浏览: 次  作者:www.tl6.net

一组来自日本广岛大学的科学家在一项有关生命起源的研究中,找到了生命的化学进化阶段中在化学和生物学之间缺失的一环。不过,缺失的环节并不是新发现的化石,而是一种微小的、可自我复制的凝聚状液滴(coacervatedroplet,CD) ,它代表着化学向生物学的演变。该发现发表在9 月 24 日NatureCommunications上。

大约100多年之前,Oparin和 Haldane独立提出了生命起源的化学进化假说,认为生命最初起源于简单的小分子形成大分子,再由这些大分子形成了可以增殖的分子组装体。然而,从小分子行成的大分子如何形成能够增殖的分子组装体一直是一个未知数,这个谜已经存在了大约一百年。它一直是生命起源中化学和生物学之间缺失的一环

像许多研究人员一样,日本的这些科学家最初也认为这归结于环境:这些成分在高压和高温下形成,然后冷却到对生命更友好的条件下。然而,后来他们探讨了其他的可能性!

他们认为,在实验室中构建原始细胞模型,这是一种表现生命基本特性的人工超分子系统,将是确定生命起源途径的重要一步。于是,研究人员从氨基酸衍生物中设计并合成了一种新的前生命单体——氨基酸硫酯,作为原始细胞自组装的前体。当在常压下加入室温水中时,氨基酸衍生物会聚合,排列成肽,然后自发形成液滴。液滴由有机分子通过液-液相分离 (liquid–liquidphaseseparation,LLPS) 形成,其形成的方式就像油和水在合适的条件下自发形成液滴的方式一样。

当提供更多氨基酸硫酯时,液滴的大小和数量都会增加。通过自动催化自我复制,通过定期添加单体,液滴经历了稳定的生长 - 分裂周期。研究人员还发现,这些液滴可以浓缩核酸——遗传物质——如果它们表现出这种功能,它们就更有可能抵抗外部刺激而存活下来。

 

日本科学家得到的可以增殖的 肽液滴

因此,在生命起源期间,基于液滴的原始细胞可以作为‘化学’和‘生物学’之间的联系,这项研究可能有助于解释原始地球上第一批生物是如何出现的。

研究人员计划继续研究从氨基酸衍生物到原始活细胞的进化过程,并改进他们的平台以验证和研究生命的起源和持续进化。

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关键词:肽液滴,生命起源,世纪老问题

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