科學家在實驗室中成功重現了40多億年前生命誕生的最關鍵一步——RNA自我復制!這項突破性的重磅研究5月28日發表在《自然-化學》上,不僅解決了困擾科學界數十年的RNA世界難題,更顛覆性地暗示:生命可能并非誕生在原始海洋中,而是起源于陸地上的淡水環境。
生命到底是怎么開始的?
最主流的理論認為,生命始于一種叫RNA的分子學會了"復印"自己。就像第一臺能夠制造另一臺復印機的復印機一樣,這是從死物到活物的分水嶺。
聽起來很簡單,為什么科學家搞了幾十年都沒成功?
因為RNA有個致命毛病——太"黏"了!
比如你要復印一張對折的紙,但這張紙就像被強力膠粘住一樣,根本掰不開,怎么復印?RNA雙鏈也是如此,它們抱得太緊,溫度不夠高根本分不開,溫度太高又會把RNA燒壞。這就是著名的"鏈分離難題"。
那這次科學家是怎么解決的?
他們發現了一個天才的解決方案——用"三聯體"RNA當潤滑劑!
這些三聯體就像婚姻中的小S,一旦RNA鏈分開,它們會立刻插進去阻止復合,給復制爭取時間。更厲害的是,這些小S本身還是制造新RNA的原料。真的是見縫插針,太拼了!
光有"潤滑劑"就夠了嗎?
不夠。科學家還設計了一套"酸堿冷熱"的魔法循環:
- 先用酸+熱分開RNA雙鏈
- 再用堿+冷凍激活RNA制造機器
這個循環可以無限重復,就像永動機一樣不斷復制RNA。最關鍵的是——這種條件在4多億年前的地球上完全存在!
實驗效果怎么樣?
驚人到爆! RNA數量暴增6萬倍,連續運行73個循環還在瘋狂復制。更神奇的是,RNA開始"自己復制自己",連科學家都沒給模板!
"自己復制自己"是什么意思?
就是RNA聚合酶(一種RNA制造機器)開始復制自己身體的片段,就像一個人用3D打印機打印自己的手臂一樣。這是生命具備自我繁殖能力的第一步!
這個發現為什么顛覆了我們對生命起源的認知?
因為這個反應只能在淡水中進行,在海水中完全不行!
鹽分會干擾整個過程。這意味著生命可能誕生在陸地上的淡水湖泊或地熱泉中,而不是我們一直認為的原始海洋。陸地可能才是生命的搖籃!
還有什么意外發現?
最震撼的是,這些隨機產生的RNA序列竟然自發地朝著"原始遺傳密碼"的方向進化!就像盲人摸象,最后真的摸出了大象的形狀。這說明生命的進化可能不是偶然,而是化學規律的必然結果!
這對人類意味著什么?
重寫生命史:生命可能起源于陸地,不是海洋。
破解密碼:我們找到了遺傳密碼誕生的化學基礎。
創造生命:為人工生命系統鋪平了道路。
尋找外星生命:知道了生命需要什么條件,就知道去哪里找。而且生命既然必然發生,很可能宇宙中就到處都是生命!
這是不是意味著我們很快就能在實驗室造出生命?
理論上,我們已經踏出了第一步。 但從RNA自我復制到真正的生命,就像從會復印的機器到人類文明一樣,還有無數個臺階要攀登。
不過,千里之行,始于足下。我們已經邁出了最關鍵的第一步,后面的是不是就順理成章了呢?
這項研究不僅解決了困擾科學界幾十年的RNA復制難題,更為我們理解生命起源開辟了全新視角。40多億年前,在某個陸地淡水湖泊中,第一批RNA分子學會了自我復制,從此開啟了從死物到生命的偉大征程。如今,我們終于在實驗室中重現了這一奇跡時刻。生命的奧秘正在一步步被揭開,而人類,可能正站在自己創造生命的門檻上。
參考文獻: Attwater, J., Augustin, T.L., Curran, J.F., Kwok, S.L.Y., Ohlendorf, L., Gianni, E. & Holliger, P. Trinucleotide substrates under pH–freeze–thaw cycles enable open-ended exponential RNA replication by a polymerase ribozyme. Nature Chemistry (2025). DOI: 10.1038/s41557-025-01830-y
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