一些科学家认为DNA形成了最初的生命，DNA是由RNA演化而来，而RNA是由XNA演化而来。（图片来源：Keiji Murayama）
在一项发表在《自然·通讯》（Nature Communications）杂志上的研究中，日本名古屋大学（Nagoya University）的科学家们论证了类DNA分子是如何共同成为生命起源的前身的。这个发现不仅提出了生命可能是怎样开始的，还对人造生命和生物科技应用的发展有一定的影响。
“大家普遍认为RNA世界是生命起源的一个阶段。”名古屋大学分子生物工程师Keiji Murayama说道，“这个阶段之前，前RNA世界可能基于一种叫异种核酸（xeno nucleic acids（XNAs））的分子。与RNA不同，XNA的复制或许并不需要酶的参与。在不用酶的情况下我们成功合成了XNA，这有力地支持了‘在RNA世界出现前有XNA世界的存在’这一猜测。”
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XNA是由核苷酸相连形成的链，这点和DNA以及RNA的组成相似，但不同的是XNA有不同的糖主链。XNA可以很稳定地携带基因编码，因为人体不能分解XNA。有一些研究人员称包含了一些特定序列的XNA有酶的功能，可以和蛋白质结合。这一特点使得XNA在合成基因学领域令人十分兴奋，因为它具有潜在的生物科技和分子医学的应用前景。
Murayama、Hiroyuki Asanuma和同事们想知道在早期地球上可能出现的环境条件下，XNA链是否能够形成。他们合成了非环状L-苏氨醇核酸（L-threoninol nucleic acid（L-aTNA））分子的片段——这种分子被认为早于RNA形成之前就存在了。他们还用与其碱基序列互补的序列制作了一条更长的L- aTNA，过程和DNA链配对的过程很相似。
Murayama和他的同事们指出L- aTNA片段可以在没有酶的情况下，和互补的L- aTNA、RNA或DNA模板相连。 （图片来源：Keiji Murayama）
他们将L-aTNA放到一个试管中并控制好温度后，较短的L-aTNA片段会聚集起来，并在较长的L-aTNA模板上连接在一起。关键是，这个现象需要在N-氰基咪唑（N-cyanoimidazole）和一种金属离子（比如锰）存在时发生，而这两种物质在早期的地球上都可能存在。在一个L-aTNA片段末端的磷酸基团与相邻L-aTNA片段前端的羟基接触到时，这两个片段会在没有酶帮助的情况下相互连接。
“据我们所知，这是第一次有人演示出无环XNA在随机碎片池中，不需要酶，由模板驱使形成磷酸二酯键的现象。”Murayama说。
Murayama的团队还通过演示证实了L-aTNA片段可以在DNA和RNA模板上相互连接。这论证了基因编码可以从DNA和RNA转移到L-aTNA上，反之亦然。
“我们的策略是建立一个吸引人的系统，用于研究人造生命的构造和发展由无环XNA组成的功能强大的生物工具，”Murayama说，“我们得到的数据还指出L-aTNA可能是RNA的前身。”
Murayama的团队计划将研究继续下去，他们希望阐明L-aTNA是否可以在生命出现前的早期地球的环境下被合成，并且测试L-aTNA对于先进生物工具开发的潜力。
翻译：雷兰昕
审校：张哲
引进来源：名古屋大学
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