日本東京大學研究人員首次根據(jù)達爾文進化論創(chuàng)造出一種可復制、具有多樣化和發(fā)展復雜性的RNA分子。這提供了第一個經(jīng)驗證據(jù)，證明簡單的生物分子可導致復雜且逼真系統(tǒng)的出現(xiàn)。
RNA分子在37攝氏度的油包水液滴中孵育5小時。然后使用含有無RNA營養(yǎng)物質的新液滴將溶液稀釋至濃度的五分之一，并劇烈攪拌。當這個過程重復多次時，就會發(fā)生突變。 圖片來源： 水內亮
我們從哪里來是有關生命的大問題，幾十年來，一種假設是RNA分子（對細胞功能至關重要）一直存在于原始地球上，可能與蛋白質和其他生物分子一起存在。然后在大約40億年前，它們開始自我復制，并從簡單的單一分子發(fā)展成多樣化的復雜分子。這種循序漸進的變化可能最終導致了我們所知的生命的出現(xiàn)，包括一系列美麗的動物、植物以及介于兩者之間的一切。
盡管對這一理論進行了很多討論，但很難在物理上創(chuàng)建這樣的RNA復制系統(tǒng)。在《自然·通訊》上發(fā)表的一項最新研究中，東京大學藝術與科學研究生院團隊解釋了他們如何見證了從化學系統(tǒng)向生物復雜性的轉變。
項目助理教授水內亮說：“我們發(fā)現(xiàn)單一的RNA物種進化成一個復雜的復制系統(tǒng)：一個由五種類型的RNA組成的復制網(wǎng)絡，具有不同的相互作用，支持長期設想的進化過渡場景的合理性?！?/p>
水內亮評論道：“我們最初懷疑如此多樣化的RNA能否進化和共存。在進化生物學中，‘競爭排斥原則’指出，如果多個物種競爭相同的資源，它們就不能共存。這意味著分子必須建立一種方法，一個接一個地使用不同的資源，以實現(xiàn)持續(xù)的多樣化。它們只是分子，所以我們想知道非生物化學物質是否有可能自發(fā)地發(fā)展出這種創(chuàng)新。”
根據(jù)水內亮的說法，“與生物有機體相比，我們的分子復制系統(tǒng)的簡單性使我們能夠以前所未有的分辨率檢查進化現(xiàn)象。在我們的實驗中看到的復雜性的演變僅僅是個開始。隨著生命系統(tǒng)的出現(xiàn)，應該會發(fā)生更多的事件。”
雖然仍有許多問題需要回答，但這項研究為早期RNA復制器在原始地球上采取的可能進化路線提供了基于經(jīng)驗的進一步洞察。正如水內亮所說：“結果可能是解決人類數(shù)千年來一直在問的終極問題的線索——生命的起源是什么？”
