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誠摯邀請 中興大學分子生物研究所 邱奕崴 先生 參與共筆,並作為我們的編輯作家,一同引領亞洲華人於醫藥生技科學專業的討論風潮

酶與遺傳物質雙重角色XNA,或許能解開生命起源之謎


本篇要探討到的是一種不存在於自然界的酵素,被科學家稱為XNA或者叫做異種核酸,同時也可以充當遺傳物質的角色。

這是第一次嘗試用XNA創造生命,但是增加了生命可以不由DNA或RNA演變的可能性(DNA和RNA被認為是地球上所有生命誕生時不可或缺的分子)。

英國劍橋分子生物學實驗室的Philipp Holliger說:「我們對XNA做的研究發現RNA和DNA並不是生命誕生的先決條件。」1953年,Francis Crick和James Watson就是在該實驗室發現的DNA的結構。

並不全是DNA的主要成分

Holliger的團隊在之前就製作過XNA,他們的非天然XNA包含之前的主要成分:腺嘌呤,胸腺嘧啶,鳥嘌呤,胞嘧啶和尿嘧啶(這些都是DNA和RNA用來複製遺傳編碼的必要組成元素之一) 。不同的是各個成分的糖是相連接的。




在DNA和RNA裡面,糖分別是脫氧核糖和核糖。Holliger用一些不同的糖或分子代替了產生新的遺傳物質。他們現在已經離仿造地球早期生命更進一步,因為XNA也能當成酵素。而酵素是生命體內加速化學反應不可或缺的催化劑。

目前人們認為,地球上生命出現的第一步就是RNA進化成可以自我複制的酶。

巨大跨越

通過證明XNA可以產生酶的效果,能夠儲存遺傳信息,Holliger已經重現了生命出現的第二個主要步驟。

XNA不能進行自我複制,但是它們能把RNA剪切、粘貼,功能和天然酶一樣。甚至還能相互黏在一起,形成XNA碎片。

這是第一步論證,就像之前的RNA一樣,XNA也能自我催化,即使它不能像RNA一樣自我複制。

Holliger認為,RNA和DNA可能是很偶然地控制了地球的生命的主要群體,只因為它們有著更好的進化原料。我們可以推測,在別的星球XNA正替代DNA和RNA處於生命重要支柱的統治性地位。

原始分子

諾貝爾獎獲得者、哈佛大學Jack Szostak說:「這項工作是另一個驗證XNA重要功能的科學邁進。」Szostak的研究領域是地球生命起源。

猜想太陽系外行星上生命可能是以DNA、RNA之外的東西為起步是有趣的,但是任何形式的生物的原始生物高分子都得滿足其他限制,比能由生命起源前的化學作用產生及有效複製。XNA能不能滿足這些限制條件,及它能夠提供的有用功能,都還是懸而未決的問題。




據Holliger介紹,XNA還能發揮醫學作用。因為它們不是自然生成的,在人體內不能被分解。同時,它們可以被設計成破壞RNA的結構,被當做治療RNA病毒或禁用RNA信息而觸發的癌症特效藥。

Holliger說:「我們製造的XNA酶可以切除RNA的指定部位,所以可以利用它切割掉攜帶病毒或是致瘤的信使RNA,從而達到治療目的。並且,因為它們不會被身體分解,所以能夠為人體提供持久保護。」

Reference by IO9 & NewScientist