生命起源是一组悖论。DNA或者RNA等遗传分子将遗传密码传递给蛋白质,没有蛋白质,DNA或RNA也无法复制,另外,组成膜结构的脂肪酸也必不可少。这是一个“先有鸡还是先有蛋”的问题:遗传分子编码的蛋白质形成酶,用于合成脂类。
目前,有研究人员称或许找到了解释生命起源的观点,即在早期的地球上富含这样一对简单的化合物,它们的一系列化学反应便可产生三类分子:核酸、氨基酸和脂类。分子生物学家Jack Szostak认为这种说法很重要:生命起源所需的所有模块可在同一个地质条件下实现。
长期以来科学界都在讨论哪类分子先出现。“RNA世界”假说认为RNA不仅仅是遗传密码,而且可作为类似蛋白质的催化剂。“代谢起源”论的支持者则坚持,矿物质中简单的金属催化剂可能就是产生其他分子的模块。
“RNA世界”假说在2009年相当流行。以John Sutherland为首的化学家们认为,两个相对简单的前体化合物——乙炔与甲醛,可能经过一系列反应生成两个核苷酸构建模块,提示RNA可能在“原始汤”中自发形成。然而,有科学家指出乙炔和甲醛也是复杂的分子,它们的来源也是问题。
因此Sutherland团队开始研究是否能用更简单的物质生成RNA。最终他们用氰化氢(HCN)、硫化氢(H2S)和紫外线(UV)得到了RNA。而在同样的条件下,这些物质还能产生氨基酸和脂类。他们认为早期地球有条件发生上述反应。
Sutherland指出,生成三类物质所需的反应类型完全不同,用到的金属催化剂也不同,可能在不同地点进行。生命起源学家Dave Deamer认为这些在不同地点产生的不同分子可能进入了同一个水池。而生命是否起源于这样一个水池?这个问题可能又要讨论很久了。(作者:刘荣军)
参考文献:Science 2015;347:6228