生物化学解密:地球中最为神奇的遗传基因如何

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聚焦科学:在原始汤中,RNA不断形成,自然选择辅助了整个过程,只有最稳定、最具催化活性的RNA可以存在和不断地合成。较弱的RNA不具备竞争力被停止合成,这个过程可以促进更稳定的RNA的形成

   在原始汤中,RNA不断形成,自然选择辅助了整个过程,只有最稳定、最具催化活性的RNA可以存在和不断地合成。较弱的RNA不具备竞争力被停止合成,这个过程可以促进更稳定的RNA的形成,RNA的合成完全是随机的。因此,这意味着在这个过程中合成了具有甲基化骨架的RNA(这将更加稳定)。RNA能够催化自身分子的复制,这一事实有力地支持了RNA是原生物地球生物化学催化剂的观点。换句话说,RNA可以自我复制。而蛋白质没有,也不具备这些能力,所以它们作为催化剂是没有意义的,这些论点都支持RNA先于蛋白质。

生物化学解密:地球中最为神奇的遗传基因如何

   现在我们知道,DNA和蛋白质承担了RNA的遗传和催化作用,因为DNA比RNA更加稳定,所以只有在更稳定的分子中传递信息才有意义。与RNA相比,蛋白质表现出更多的通用性,甚至能够催化更多具有特异性的反应。这就解释了为什么蛋白质必须承担RNA的催化作用。在原始汤中发生的许多反应导致了早期细胞的发育。我们知道地球是由大量化学物质组成的,人们就会期望原始细胞能够利用这些化学物质。最早的细胞被称为化能自养生物,它们并不适合合成化学分子,但是经过良好的生物工程处理,它们可以利用环境中合成的化学分子。

   当原始细胞开始主动寻找自己合成这些化学分子的方法,并越来越独立于周围环境的给养,这就导致了化能自养生物的进化。随后光合色素在这些细胞中进化,它们可以利用阳光的能量固定二氧化碳并产生葡萄糖,由于这时地球充满还原性大气,原始细胞使用硫化氢(H₂S)而不是水(H₂O)作为电子供体。随着时间的推移,能够利用水作为电子供体的细胞逐渐演化,从而形成了一种更具氧化性的大气。随着大气中氧的释放,厌氧菌数量减少,好氧菌数量增多,蓝藻是最早表现出这种能力的生物。线亿年前从原核细胞进化而来。


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