RNA加工與RNA世界

RNA世界假說(RNA-world hypothesis)

/ AR-en-ay world hy-POTH-uh-sis /

今天的生命依靠一種合作運轉:DNA保存信息,蛋白質做化學反應,RNA在兩者之間往返穿梭。但這給生命起源帶來一個先有雞還是先有蛋的難題。複製DNA需要蛋白質,可指定蛋白質又需要DNA,兩者誰也不能率先出現。RNA世界假說給出了一條出路:在兩者出現之前很久,曾有一個時代,RNA同時身兼這兩職。

這個想法是說,早期生命把RNA既當作遺傳物質,又當作催化劑。一種既能儲存序列(像DNA)、又能摺疊起來加速反應(像酶)的單一分子,原則上就可以自我複製並演化,而不需要別的東西。RNA正好合適,因為我們如今知道它兩樣都能做:它攜帶序列,而作為核酶,它能切割、連接,甚至在實驗室裡複製短段的RNA。假說認為,隨著時間推移,RNA把信息儲存外包給了更穩定的DNA,把化學反應外包給了更多面的蛋白質,自己留下了今天我們看到的信使和接頭角色。

最有力的證據,是RNA留在現代細胞裡的那些化石。核糖體的催化核心是RNA。細胞的核心能量載體ATP,以及輔酶A、NAD這些關鍵幫手,都是圍繞類似RNA的核苷酸搭建起來的。剪接也牽涉RNA催化劑。這些看上去都像是RNA當家做主那個時代留下的遺物。這個假說證據充分、被廣泛接受,但並非已被證明的事實:還沒有人從零搭出一條能自我複製的RNA,而第一條RNA究竟如何出現,仍是一個開放而誠實的問題。

ATP——你的細胞當作能量貨幣花用的那個分子——本質上就是一個腺嘌呤RNA核苷酸再加上額外的磷酸。一個核心代謝物竟是一塊RNA磚塊,這正是RNA為基礎的化學先行一步的線索之一。

代謝核心處那些類似RNA的分子,暗示著一個早期由RNA主導的世界。

RNA世界是一個有力而流行的假說,而非確立的事實。RNA在化學上很脆弱,在早期地球條件下也難以生成,因此有些研究者主張RNA另有更簡單的前體,或者與多肽共同演化。應把它當作目前最好的說法,而不是蓋棺定論。

又稱
RNA worldRNA-first hypothesisRNA世界RNA世界学说