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达尔文的进化论是在生命出现之前就已经确立的?

发布于:2021-02-22 被浏览:4822次

12聚体随机序列的模板连接

在生命出现之前,地球上的很多物理化学过程都是高度混乱的。大量由亚基(如DNA、RNA中的碱基)和不同长度的聚合物组成的小化合物会随机组合,总数难以预测。如果生活要从这种混乱中诞生,混乱的程度必须降低。

最近,在一项新的研究中,由迪特布劳恩(Dieter Braun)领导的慕尼黑大学(LMU)的物理学家表明,简单聚合物的基本特征足以触发选择过程,从而降低生命起源前环境中的混乱程度。相关论文发表于《美国国家科学院院刊》。

以往的研究表明,在存在温差和Soret效应(凝聚相的热扩散现象)的情况下,RNA链可以局部积累几个数量级。"但问题是长分子的碱基序列是完全混乱的."布劳恩说。该论文的第一作者帕特里克库德拉说。“通过纯粹随机的过程来组装功能性核酶或类似分子的复杂结构实际上是不可能的。”分子膨胀形成更大的“低聚物”是否受到某种选择性机制的影响?

生命之初,只有几个简单的物理化学过程。因此,序列的选择必须由环境和寡聚体的性质决定。为了保证寡聚体的催化功能和稳定性,它们需要形成类似DNA双螺旋的结构。许多聚合物既包含双链也包含单链。单链部分可以通过两个过程重构:通过聚合,单链部分通过碱基形成完整的双链;通过连接,较长的低聚物可以结合在一起。在连接过程中,双链部分和单链部分同时形成,这使得低聚物进一步生长。

布劳恩说:“我们的实验从大量的短DNA链开始。在早期的寡聚体模型系统中,我们只使用了两个互补的碱基,腺嘌呤(a)和胸腺嘧啶(c)。我们相信随机序列连接的链会形成更长的链,它们的碱基序列也不会那么混乱。”然后,研究人员分析了这些序列混合物,发现序列熵(序列的无序或随机性)降低。

研究人员还确定了秩序“自发生成”的原因。他们发现获得的大部分序列可以分为两类:碱基组成要么是70% A,要么是30% C,反之亦然。布劳恩解释说:“如果两个碱基中的一个比例显著增加,这条链就不能自我折叠,只能进行连接反应。”因此,在反应中几乎不形成含有两个碱基一半的链。

新的研究表明,即使在最简单和原始的模型中,也有许多选择机制可以发挥作用。这些选择机制可以影响不同长度长链的生长,这也是不同因素的结果。布劳恩认为,这些选择机制是形成催化活性复合物(如核酶)的先决条件,在生命从混沌中诞生的过程中起着重要作用。

杰克原创

编译:花花

评论者:谢默斯

编辑:陈

日志来源:《美国国家科学院院刊》

日志编号。 0027-8424

原始链接:

https://phys.org/news/2021-02-life-darwinian-evolution.html

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标签: 碱基 序列 过程