发布时间:2024-09-11 15:30:02 来源: sp20240911
38亿年前,在雨水的帮助下,原始细胞周围形成了一层网状壁。图片来源:芝加哥大学普利兹克分子工程学院
关于生命起源的一个主要未解之谜是,地球“原始汤”中漂浮的RNA液滴究竟如何演变成了被膜包裹的生命体——细胞。美国芝加哥大学和休斯敦大学生物学家和工程师在发表于《科学进展》杂志的论文中提出了新见解。论文演示了38亿年前雨水如何帮助原始细胞形成网状壁,这是从微小的RNA珠滴演变为细菌、植物、动物和人类的关键一步。
研究探讨了一种由蛋白质、脂质和RNA等复杂分子自然形成的隔室,称为“凝集体液滴”。这些液滴就像是水中的油滴,长期以来被视为第一批原始细胞的候选者。
任何包含新的、可能有用的RNA前生命突变的液滴,都会在几分钟内与其他RNA液滴交换这种RNA,这意味着它们很快会变得相同。这样就不会有分化和竞争带来的进化,也意味着没有生命。
研究人员发现,含有早期RNA形式的凝集体液滴中,RNA交换得太快。他们假设,蒸馏水对凝集体液滴的影响可能与地球上生命的起源有关。而38亿年前蒸馏水可能存在的方式就是雨水。
实验发现,将凝集体液滴转移到蒸馏水中可延长RNA交换的时间,从几分钟延长到几天。这段时间足以发生突变、竞争和进化。
将凝集体液滴转移到蒸馏水中,液滴周围就会形成一层较硬的“皮肤”,从而限制它们交换RNA。当它们稳定下来,不再交换遗传物质,就能很好地储存自己的遗传信息。该状态至少持续几天,保证其遗传序列中发生突变,一个种群就可实现进化。
在利用真实雨水和模拟雨水进行的实验中,研究人员发现了相同结果:雨水形成了原始细胞周围网状壁,创造了可能孕育生命的条件。
(记者张佳欣)
(责编:郝孟佳、李昉)