來源:人民日報(bào) 時(shí)間:2012-06-06 09:28:27 熱度:1256
英國醫(yī)學(xué)研究委員會(huì)分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室等機(jī)構(gòu)研究人員在近期的《科學(xué)》雜志上發(fā)表報(bào)告稱,他們?nèi)斯ず铣闪艘环N名為異核苷酸(XNA)的物質(zhì),在許多關(guān)鍵功能上可替代脫氧核糖核酸(DNA)以及核糖核酸(RNA)。
DNA是控制生命體遺傳的主要物質(zhì),由兩條反向平行的多核苷酸鏈如同兩股擰在一起的繩子般相互纏繞形成。RNA則以單鏈形式存在,是生物遺傳信息的中間載體,同時(shí)參與基因表達(dá)的調(diào)控。
本次試驗(yàn)中,研究人員將一個(gè)DNA鏈條上的遺傳信息傳遞到XNA上,隨后再傳回另一個(gè)DNA鏈條,遺傳信息傳遞的準(zhǔn)確度高達(dá)95%以上。此外,若滿足一些前提條件,部分XNA聚合物在試管中還能如DNA一樣進(jìn)化成不同形態(tài)。試驗(yàn)表明,XNA可獨(dú)立或部分參與遺傳信息傳遞,甚至自身進(jìn)化,從而參與生命合成過程。盡管XNA在這項(xiàng)試驗(yàn)中只是部分地取代了DNA和RNA的功能,參與遺傳編碼和遺傳信息的復(fù)制,但可以肯定的是,這個(gè)實(shí)驗(yàn)證明了XNA具有獨(dú)立編碼生命的基本功能元件——基因的能力。
地球上所有已知生命都是由DNA和RNA來負(fù)責(zé)基因的編碼和解碼。當(dāng)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了DNA和RNA這兩類生物大分子后,就一直在思考:地球上,甚至天體中是否還存在其他可以編碼遺傳信息的物質(zhì)?生命是否可以起源于其他生物大分子?我們是否可以根據(jù)DNA和RNA的結(jié)構(gòu)原理和功能性質(zhì)來人工合成與這些功能等價(jià)的大分子,從而制造一種與地球上由DNA—RNA所主宰生命不同的“另類生命”?是否能讓這些經(jīng)過人工改造過的生物大分子參與、干預(yù)甚至改造正常生命過程?
對于XNA的合成和研究就是在這些疑問中起步,至今已有幾十年歷史。XNA的合成利用了以下原理:核苷酸由堿基、單糖和磷酸骨架三個(gè)部分組成,每一個(gè)部分都可通過合成化學(xué)性質(zhì)不同,但結(jié)構(gòu)原理類似的異構(gòu)物來取代,從而改變原來DNA或RNA的某些固有性能,達(dá)到不同的應(yīng)用目的。
這項(xiàng)研究成果最有望應(yīng)用于改造生命過程。比如,XNA和適應(yīng)它們的酶可以創(chuàng)造一個(gè)簡單的生命體系,既不受常規(guī)生物體系的干擾,又可以自己遺傳下去,成為一個(gè)現(xiàn)存生命的真正“異構(gòu)”寄生者。另外,由于XNA具備可編碼基因和參與遺傳過程的功能,也表明也許在生命起源時(shí),某些XNA也參與了創(chuàng)造生命,但后來顯然被DNA和RNA淘汰。這也為科學(xué)家提供了新的啟發(fā):也許,在尚未發(fā)現(xiàn)的地球生命和其他宇宙生命中可能存在遺傳物質(zhì)并不相同的生命形式。
科學(xué)是在不斷發(fā)展的,我們無法預(yù)言未來是否還將發(fā)現(xiàn)XNA的新用途或是從對其研究中獲取新的靈感,但這次的試驗(yàn)成果無疑對生命科學(xué)各層面的研究開辟了新的天地。(于軍)
(責(zé)任編輯:秋彤)
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