一項突破性的研究揭示了生命的複雜性是如何起源於地球早期的簡單RNA分子的。透過實驗證明了RNA 在低鹽度和高pH 值等特定條件下的循環和複製能力，該研究表明，生命可能是在類似火山島的環境中從最小的分子組中產生的。這項發現挑戰了先前關於RNA演化的假設，並強調了生命在簡單、寒冷的前生物條件下出現的可能性。

在早期荒涼的地球上，複雜生命是如何演化的？最初，一定是核糖核酸（RNA）攜帶了最初的遺傳訊息。這些生物大分子要在其序列中累積複雜性，就需要釋放水分。然而，在主要被海水覆蓋的早期地球上，這個過程具有挑戰性。

在最近發表在《美國化學學會雜誌》（JACS）上的一篇論文中，德國慕尼黑大學教授迪特爾-布勞恩（Dieter Braun）團隊的研究人員表明，在RNA 與周圍水的鬥爭中，它的天然循環能力和適當的環境條件可能起著決定性的作用。

前生物環境中的分子進化合作研究中心（CRC）發言人兼ORIGINS卓越集群協調員布勞恩解釋說：”RNA構件在不斷生長的RNA鏈中每形成一個鍵，就會釋放出一個水分子。反之，當水加入RNA 分子時，RNA 構建塊就會反饋到前生物池中”。

“在低鹽度、高pH 值的條件下，這種水的周轉尤其有效。我們的實驗表明，在地球早期火山島上普遍存在的條件下，生命可以從很小的一組分子中產生， “該研究的第一作者阿德里安娜-塞朗（Adriana Serrão）說。

在這些條件下，RNA 能夠在不添加水分子的情況下分裂。 RNA 鏈的末端保持無水狀態，並能自發性地重新形成新的RNA 鍵。布勞恩的實驗室證明，在複製序列資訊時，這種分裂的RNA 重新結合的效率很高，而且非常精確。只有當RNA 構建塊與雙股結構中具有精確匹配鹼基對的模板RNA 分子結合時，此過程才會發生。這樣，在現有的RNA 鏈因加水而解體之前，就會產生一個副本。

先前人們認為，RNA 只能透過”隨機”建構長度約為200 個核苷酸的序列（即所謂的核糖酶）來複製自己。然而，核糖酶只能在生理食鹽水環境下工作，因此對RNA 不利。這項新研究的結果是，在RNA演化的早期階段不需要這些複雜的核糖酶序列。 “這種精確度與核糖酶實現的RNA 複製相當，”該研究的第一作者Sreekar Wunnava 說。 “這意味著，RNA世界的出現不需要先有複雜的長序列”。

因此，早期生命由一個非常簡單的新陳代謝過程組成，在這個過程中，RNA 序列會透過不斷替換回收分子的方式進行複製。要做到這一點，只需要一個鹼性淡水環境，例如今天仍然存在於夏威夷群島或冰島等火山島上的淡水環境。布勞恩解釋說：”因此，生命可能是從由RNA 構建塊組成的簡單、寒冷的前生物原始湯中產生的。雖然反應在這些條件下進行得非常緩慢，需要幾天時間才能完成，但進化之初並不缺乏時間，原始火山島上的寒冷淡水避難所讓RNA得以在原本荒涼的早期地球上生存下來。”

編譯自: ScitechDaily