新研究显示原始DNA可能通过自发组装形成

这张图片显示的是一滴凝聚的纳米DNA（nano-DNA），其中的小颗粒是处于液晶相的纳米DNA，图片左侧呈现的是偏振光下的情景。这些液晶颗粒扮演“微型反应堆”的角色，短DNA在这里连接成为多聚物长链，这一过程无需生物学机制的帮助。

　　一项由美国科罗拉多大学博尔德分校和意大利米兰大学完成的新研究发现，四十亿年前的DNA样分子片段拥有自我组装的特性，这种特性有可能帮助这些分子长度增长，形成重复的化学分子长链，并成为原始生命的基础。

　　虽然此前有关古代矿物质形成的研究结果就有距今三十五亿到三十八亿年前细菌进化的证据——地壳稳定下来仅仅五亿年之后——在这些单细胞生物形成前发生了什么仍然还是个谜。根据论文的共同作者，科罗拉多大学博尔德分校物理学教授Noel Clark的介绍，这项新研究提出了一种观点，这种观点认为生物体的构成模块——核酸是通过非生物机制起源的。

　　这篇论文由意大利米兰大学的Tommaso Bellini领导完成，发表在最新一期的《自然 通讯》杂志上。除了Noel Clark以外，科罗拉多大学博尔德分校参与研究的其他作者还包括David Walba教授、副研究员Yougwooo Yi和研究助理Gregory P. Smith。这项研究的资助方是意大利教育、大学与研究部的PRIN项目和美国国家科学基金会。

　　二十世纪八十年代，诺贝尔奖获得者、科罗拉多大学博尔德分校杰出教授托马斯·切赫和他的研究团队发现RNA能够通过化学反应改变自身的结构，这一发现使科学家提出了“RNA世界”这一概念。根据这一观点，原始的生命是由各种RNA链组成的，这些RNA链能够利用环境中的简单小分子合成出其它的链状分子。现在的研究生命起源的科学家一致认为RNA链太过特别，不可能是随机化学反应的产物，但这项新研究结果为长链分子的形成机制提供了另一种可行的解释，Clark介绍说。

　　这项新研究结果表明，长度在几个纳米的DNA片段能够自发的自我装配，并且状态变为有序的液晶相。这一变化能够驱动化学键的形成，将短的DNA链连接起来形成DNA长链，这一过程无需生物学机制的帮助。液晶是一种物质形式，具有介于传统液体和固态晶体之间的特性——比如说，液晶能够像液体一样流动，但其分子在定向排列上又更像晶体。

　　“我们的研究发现有助于说明在第一个DNA样的分子片段出现时，早期的地球上此前发生了什么，” Clark介绍说。

　　科学界中有一个学术猜想，认为DNA在早期地球上形成的方式是由其结构特征和自我组装能力决定的，这个科研团队过去几年间一直在对这一猜想进行探索。在“RNA世界”之前的世界里，核酸片段（DNA和RNA）的自我组装也许提供了一种模板，帮助它们通过化学反应连接成了由大量重复单元构成的多聚物。

　　“这项新发现表明，在合适的化学条件下，小的DNA片段能够自发的自我组装出大量短的双螺旋链，这种自我组装有助于使DNA片段连接形成多聚物长链，为‘RNA世界’的出现铺平道路，”Clark介绍说。