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沙漠裡的生命之源在哪裡

生活 更新时间:2024-08-01 04:19:21

從早期地球上毫無生氣的空氣、水、礦物質和塵土,到第一個能夠繁殖自己、壯大種群的原始生命誕生之間,存在着一個千古謎團:生命是如何從無機世界中逐漸演化出來的?

沙漠裡的生命之源在哪裡(生命最初是一條拉鍊)1

濃湯裡堆不出宮殿

對于這個重大的問題,科學家已經有了部分答案,前生命世界是由核糖核酸即RNA統治的。在一個RNA的世界中,存在着大量的RNA基本“磚塊”——核苷酸,這些“磚塊”不斷地組合在一起,形成RNA分子,向着生命誕生的方向進發。

然而,在無機世界和RNA分子之間,還是存在着巨大的鴻溝。與無機世界那些簡單的化合物,比如氧氣、碳酸鈉相比,RNA分子的分子量很大,它包含了若幹個核苷酸“磚塊”,每些“磚塊”又是由更小的“磚塊”——幾種小分子構成的,所有的“磚塊”彼此連接,形成了RNA精巧的立體結構。

人們最初設想,RNA分子可能形成于地球早期的原始“濃湯”中,濃湯中的“磚塊”随機組合,碰巧形成了RNA。但在自然環境中要自發地形成如此複雜的分子結構,從概率上看,是根本不可能的。不論我們随意地把磚塊扔在地上多少次,它們也不會壘出宏偉的故宮太和殿。

播下龍種,收獲跳蚤

那麼,第一個能夠複制自身的RNA分子到底是怎樣産生的?當時地球環境中存在着大量的“磚塊”,有些“磚塊”對形成RNA分子是有用的,而更多的“磚塊”其實對形成RNA分子沒有用處,當開始組合RNA分子時,那些沒用的“磚塊”也會來搗亂,進入RNA分子長鍊裡,這樣形成的長鍊就無法發揮複制自己的功能了,RNA分子還是無法形成。

根據估計,地球最早産生的RNA分子,它們在複制自身的時候,其錯誤率可能會達到20%。換句話說,對于RNA分子上的每一個核苷酸“磚塊”,有五分之一的概率會複制錯誤,被無用的“磚塊”替換掉。一般的RNA長鍊會由十幾個到幾十個核苷酸“磚塊”組成,這就意味着,早期的RNA分子幾乎都會出現複制錯誤,複制一次就會面目全非,又怎麼會産生後來功能運轉良好的RNA,進而産生出生命呢?

知錯能改,善莫大焉

最近,美國科學家用一些DNA短鍊做實驗,把它們放到模拟的早期地球濃湯中,濃湯中有各種各樣的有機小分子“磚塊”。結果當DNA複制出現錯誤時,它們的複制過程會停頓下來。

原來,當這些搗蛋的“磚塊”參與DNA組合時,DNA的分子結構與正在複制出來的DNA的結構不匹配了。這就好比我們日常使用的拉鍊,拉鍊的兩邊相互咬合在一起,可以順利地拉上,但是如果拉鍊的一側有一個鋸齒變形或者毀壞了,拉鍊拉到這個有缺陷的位置時,就無法再繼續拉上了。

DNA短鍊和RNA分子的性質是類似的,所以科學家猜測,早期地球上出現的那些RNA分子,也會在發生複制錯誤時停頓下來,而不是将錯就錯地複制出一個“怪胎”來。停頓就意味着糾正錯誤,直到正确的“磚塊”取代了錯誤的“磚塊”之後,複制工作才會繼續進行,最終成功地複制出和原來的RNA分子一樣的分子結構。

有了糾錯的能力,RNA和DNA分子不斷地改善自身,最終原始的生命誕生了。生命正是從不斷改正錯誤中誕生的,那麼面對我們日常的一些錯誤,我們是否也該向祖先學習,勇于承認,有錯必改呢?

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