北京時(shí)間 4 月 2 日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，在近期的一項(xiàng)新研究中，日本東京大學(xué)的研究人員首次創(chuàng)造出一種可以復(fù)制的 RNA 分子，這些分子還具有多樣化的能力，能發(fā)展出復(fù)雜的特征，并遵循達(dá)爾文的進(jìn)化理論。這項(xiàng)研究首次提供了實(shí)證性的證據(jù)，表明簡(jiǎn)單的生物分子可以促成復(fù)雜類(lèi)生命系統(tǒng)的出現(xiàn)。
直到今天，關(guān)于生命的起源和演化，還有許多重大的問(wèn)題尚未解決。從簡(jiǎn)單的分子到復(fù)雜的細(xì)胞，再到類(lèi)人猿和人類(lèi)，究竟經(jīng)歷了怎樣的演變過(guò)程，目前還有許多未知的細(xì)節(jié)。幾十年來(lái)，一個(gè)重要的假說(shuō)認(rèn)為，對(duì)細(xì)胞功能至關(guān)重要的 RNA 分子存在于原始地球上，與它們一起存在的可能還有蛋白質(zhì)和其他生物分子。大約 40 億年前，這些分子開(kāi)始自我復(fù)制，從簡(jiǎn)單的單一分子發(fā)展成多種更復(fù)雜的分子。這一步步的變化可能最終導(dǎo)致了生命的出現(xiàn)，包括無(wú)數(shù)的微生物，以及后來(lái)一系列美麗的動(dòng)物和植物。
關(guān)于這個(gè)理論已經(jīng)有了很多討論，但要在物理上建立這樣的 RNA 復(fù)制系統(tǒng)卻是非常困難的。不過(guò)，在《自然-通訊》上發(fā)表的一篇論文中，東京大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)解釋了他們所進(jìn)行的一個(gè)長(zhǎng)期的 RNA 復(fù)制實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，他們見(jiàn)證了一個(gè)化學(xué)系統(tǒng)向生物復(fù)雜性的轉(zhuǎn)變。
研究團(tuán)隊(duì)對(duì)所發(fā)現(xiàn)的一切感到非常興奮，他們發(fā)現(xiàn)單個(gè) RNA 分子進(jìn)化成了一個(gè)復(fù)雜的復(fù)制系統(tǒng)：一個(gè)由 5 種 RNA 分子組成的復(fù)制因子網(wǎng)絡(luò)，其分子間的相互作用十分多樣。這表明一個(gè)長(zhǎng)期設(shè)想的進(jìn)化過(guò)渡場(chǎng)景是可行的。
RNA 分子先是在 37 攝氏度的油包水液滴中孵育 5 小時(shí)，然后用不含 RNA 的營(yíng)養(yǎng)液滴將溶液稀釋到原來(lái)濃度的五分之一，并大力攪拌。當(dāng)這個(gè)過(guò)程重復(fù)多次時(shí)，突變就發(fā)生了。
與之前的實(shí)證研究相比，這項(xiàng)新研究的結(jié)果是很新穎的，因?yàn)樵搱F(tuán)隊(duì)使用了一種獨(dú)特的 RNA 復(fù)制系統(tǒng)，可以經(jīng)歷達(dá)爾文理論式的進(jìn)化過(guò)程 —— 基于持續(xù)變化的突變和自然選擇的自我延續(xù)過(guò)程。這一過(guò)程會(huì)導(dǎo)致不同的特征出現(xiàn)，而那些適應(yīng)環(huán)境的特征會(huì)存留下來(lái)。
在進(jìn)化生物學(xué)中，“競(jìng)爭(zhēng)排斥原則”指出，如果一個(gè)以上的物種在競(jìng)爭(zhēng)相同的資源，那它們就不能共存。這意味著分子必須建立一種方法，交替地利用不同的資源，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的多樣化。它們只是分子，因此研究團(tuán)隊(duì)想知道，非生命的化學(xué)“物種”是否可能自發(fā)地發(fā)展出這種創(chuàng)新方式。
那么，下一步是什么？與生物有機(jī)體相比，現(xiàn)在研究的分子復(fù)制系統(tǒng)具有明顯的簡(jiǎn)單性，能夠以前所未有的分辨率來(lái)研究進(jìn)化現(xiàn)象。在實(shí)驗(yàn)中看到的復(fù)雜性進(jìn)化只是一個(gè)開(kāi)始。在生命系統(tǒng)出現(xiàn)的過(guò)程中，還會(huì)發(fā)生更多的事件。
當(dāng)然，仍有許多問(wèn)題有待解答，但這項(xiàng)研究提供了基于實(shí)證的新見(jiàn)解，有助于我們進(jìn)一步了解早期 RNA 復(fù)制因子在原始地球上的可能進(jìn)化路徑。數(shù)千年來(lái)，人類(lèi)一直試圖回答一個(gè)終極問(wèn)題 —— 生命的起源是什么？這些結(jié)果或許能成為解決這個(gè)問(wèn)題的線索。
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