在生命的最早期，地球上的环境充满了化学反应的可能性。科学家们一直试图解开生命是如何从无机物质演变而来的谜团。其中一个备受关注的假说是“RNA世界”假说，该假说认为在生命的起源阶段，RNA分子既是遗传信息的载体，又是功能分子。 最近，由中国武汉大学的研究团队进行的一项研究，通过计算机模拟深入探讨了早期RNA世界中的环形RNA基因组的可能性，提出了许多引人入胜的新观点。
RNA世界的背景 RNA世界假说认为，在DNA和蛋白质成为主要遗传和功能分子之前，RNA既可以存储遗传信息，又能够催化化学反应。这样的双重功能使得RNA成为早期生命进化的关键角色。然而，RNA分子如何有效地执行这两种角色，始终是一个谜题。 环形RNA的独特优势 武汉大学的研究团队提出，早期RNA可能以环形形式存在，这种结构在进化过程中具有独特的优势。首先，环形RNA可以防止分子的末端降解，这在早期地球环境中尤为重要。此外，环形结构可能有助于保持RNA的稳定性，使其更适合作为遗传信息的载体。 研究还表明，虽然环形RNA在形成复杂结构上受到限制，但这可能恰恰是其优势所在。环形RNA可以避免过度折叠，从而更有效地作为复制模板。
计算机模拟的发现 通过计算机模拟，研究团队探讨了不同情况下环形RNA基因组的表现。模拟结果显示，即使在生成功能性核酶效率较低的情况下，单基因环形RNA基因组仍然能够在模拟环境中维持存在。这一发现支持了环形RNA在早期进化中的潜在重要性。 更有趣的是，研究发现通过引入非编码序列，环形RNA基因组的效率可以显著提高。这些非编码序列在突变后可能生成新的基因，从而促进了基因组的复杂化和功能多样化。
环形RNA的未来研究方向 这一研究不仅为RNA世界假说提供了新的证据，还为未来的研究指明了方向。例如，研究团队建议进一步探索环形RNA在早期生命进化中的具体机制，特别是其在抵抗降解和促进复制中的作用。 此外，研究还指出，在早期进化阶段，环形RNA和线性RNA之间的劳动力分工可能是促进生命复杂化的重要因素。环形RNA主要作为遗传信息的载体，而线性RNA则执行催化功能。这种分工有助于解决RNA在同时担任两种角色时面临的结构性挑战。 武汉大学的这项研究为理解生命的起源提供了新的视角。环形RNA基因组可能在早期生命进化中扮演了重要角色，其独特的结构优势使其能够在恶劣的早期地球环境中生存和繁衍。随着研究的深入，我们有望进一步揭开生命起源的神秘面纱，为生命科学的发展提供新的动力。 通过这种计算机模拟和理论探讨，我们离解开生命起源的谜题又近了一步。正如研究团队所示，环形RNA可能是理解生命如何从无机物质进化而来的关键一环。未来的研究将继续探索这些神秘的分子，揭示它们在生命起源中的确切角色。
文章链接：
https://doi.org/10.1080/15476286.2024.2380130
