一种 RNA 凝胶模型用于生命起源

RNA 世界假说预言，自复制 RNA 在 DNA 基因组和编码蛋白质之前就已进化。尽管 RNA 世界得到广泛支持，但在自然环境中尚未发现自复制 RNA，这一解释生命起源的关键“缺失环节”仍未填补。灵感来自最近表明带电聚合物凝胶能够催化化学反应的研究，我们将具有催化作用的 RNA 凝胶视为自复制 RNA 的候选方案。具体而言，我们提出短链低复杂度 RNA 聚合物形成具备模板化 RNA 聚合能力的催化凝胶。由于凝胶特性取决于 RNA 序列，能够形成改进聚合和分离能力的 RNA 序列将被放大，导致“凝胶链式反应”并通过自然选择进行演化。许多对该自复制 RNA 凝胶所需的特性在最近的实验研究中已被实现，我们的预测可借助当前的实验和理论工具进行测试。我们的理论解决了生命起源的核心问题：（i） compartments 的起源，（ii）模板复制准确性的误差阈值，（iii）维持信息丰富的复制 RNA 聚合物所需的自由能成本。此外，我们指出，现存核糖体似乎满足我们提出模型的许多演化遗迹要求。更广泛地说，我们认为未来的生命起源研究将从凝胶中心的 RNA 演化生物力学模型中受益。