从无序到有序:核酸在生命起源中的作用

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• 作者：王若文谭蔚泓
• 会议时间：2013-05-20
• 关键词：生命起源 ; 核酸 ; 特异性识别 ; 自组装功能
• 作者单位：王若文(湖南大学化学化工学院,湖南省长沙市岳麓山,410082;中国科学院上海有机化学研究所,上海市零陵路345号,200032)谭蔚泓(湖南大学化学化工学院,湖南省长沙市岳麓山,410082)
• 母体文献：中国空间科学学会空间生命起源与进化专业委员会与月球科学与比较行星学专业委员会2013年度学术研讨会论文集
• 会议名称：中国空间科学学会空间生命起源与进化专业委员会与月球科学与比较行星学专业委员会2013年度学术研讨会
• 会议地点：贵阳
• 主办单位：中国空间科学学会
• 语种：chi
• 分类号：G4

摘要

在地球诞生的初期,地表面上仅有水、氮气、氧气、甲烷、氨气、二氧化碳、一氧化碳等气体,以及各种无机的单质与化合物的存在--这些物质构成了前生命时期的化学环境.许多研究工作很好地解释了如何在前生命时期的条件下产生组建生命大分子的单元如核苷、氨基酸等有机小分子.经过数亿年发展,在前生命时期的环境中,可能产生了无数种有机小分子—地球上的化学环境,由简单发展为复杂而又无序的状况.有机分子中的手性如何起源?这些无序、杂乱的有机小分子如何进行自组装、并最终发展为生命形式?这些问题还没有得到很好的解答.在设计与合成人工DNA的研究中发现,用开链的甘醇糖(Glycol)替换五元核糖(Ribose)时,具有不同手性的Glycol Nucleic Acid(GNA)之间也能非特异性地互相杂交形成双链结构。受此启发,认为核苷酸是生命起源的关键。在前生命时期,通过长时期的化学反应积累,形成了具有各种骨架、碱基种类与手性的核酸(Scheme 1)。只有五元环状的核苷酸具有特异性识别与自组装功能—这是开链的甘醇类核酸(GNA)所不具有的特性:两条具有序列互补且手性中心完全一致的D-型多聚核苷酸通过这种特异性自组装作用,形成稳定的双链DNA。这一过程,是一种自然选择的结果,也可能是解释手性起源的关键。拟通过化学合成法,得到一系列具有各种手性的寡聚核苷酸,然后进行表征,证明对于生命起源中这一重要过程的假设。