古老RNA密碼 解開生命的秘密
編譯／高晟鈞
索爾克研究所的新發現為RNA世界假說提供了強有力的證據，揭示了一種能夠準確複製和進化RNA鏈的RNA酶，這項發現強調了RNA在早期演化中可能扮演重要角色，並使科學家更接近合成基於RNA的生命，為生命的起源和複雜性提供了見解。
RNA核酶的特別之處
達爾文將「進化」描述為「帶有修改的血統」，用現代科學的角度解釋，便是以DNA序列形式儲存的遺傳信息，透過複製代代相傳。在這過程中，基因或隨著時間推移而產生些許變化（突變），在族群中引入新的特徵。
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科學家可以利用DNA，追溯從現代植物和動物、一直到最早的單細胞生物的演化歷史，但是否存在更早於此的「生命」呢？
雙股 DNA 螺旋非常適合儲存遺傳訊息，其中許多基因最終編碼蛋白質這複雜的分子機器，執行了各種功能以維持細胞存活。RNA作為核甘酸的單鏈形式，兼具了蛋白質與DNA的功能：具有與蛋白質酶一樣切割功能的核酶（Ribozyme）或是與DNA相同，充當少數病毒儲存遺傳物質的形式。
RNA世界學說
1960年代，多位科學家提出過RNA是原始分子的思想，「RNA世界」一詞則是由諾貝爾獎得主沃特·吉爾伯特於1986年提出，是依據現今RNA具有各種不同型態的催化性質所做的推論。
具有催化作用的RNA稱為核酶，在生命基於DNA的今天被稱為分子活化石，核酶在一些生物過程中起重要作用：核糖體扮演蛋白質合成的關鍵，錘頭狀核酶（Hammerhead Ribozyme）能自我切割；RNA聚合酶核酶能自我催化自身的合成。
在以RNA作為生命起源的假說中，核酶需要具有幾項重要性質：具有自我複製或複製其他RNA的能力、簡單的催化功能、可以結合胺基酸、催化肽鍵以形成肽鏈或蛋白質。
革命性的研究
RNA聚合酶核酶（RNA Polymerase Ribozyme）作為可以複製自身與其他RNA鏈的核酶而備受關注。然而，大多利用定向進化形式生產的RNA分子都存在致命的缺陷，無法以足夠高的精度進行序列複製。經過數個世代後，序列引入了過多錯誤，導致生成的RNA鏈與原始序列大相逕庭，完全喪失了其功能。
在此實驗中，研究團隊成功使用了RNA聚合酶核酶，複製了具有正常功能的錘頭狀核酶，並且隨著時間推移出現了新變體。這種突變使它們更易於複製，提高了進化的適應性。
這些發現強調了複製保真度對於使演化成為可能的至關重要性。RNA聚合酶的複製準確性必須超過一個臨界閾值，才能在多代中維持可遺傳訊息，並且隨著進化中的RNA的大小和複雜性的增加，這個閾值將會上升。
研究團隊正在實驗室試管中重新創建這個過程，增加系統的選擇性壓力，以產生表現更好的聚合酶，目標是有一天能產生一種可以自我複製的RNA聚合酶。究人員表示這可能在未來十年內實現這項標誌著實驗室自主RNA生命開始的研究。
資料來源:ScitechDaily
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