天生自私?缺乏核糖体或许是主因

0

自从基因编码遗传讯息被发现后,对生命进化的研究主要着重在它的遗传起源。跟随这个“基因优先”的指导方针,牛津大学进化生物学家,理查德·道金斯在他的“自私的基因”一书中指出,细胞和生物体进化只是为了不断地更有效保护和传播基因。

但是这个以基因为先决条件的观点忽略了很多其他的东西。所有细胞除了含有基因的染色体外都有三种细胞内部结构:含有翻译遗传信息机制从而能使蛋白质执行细胞任务的核糖体Ribosomes; 能选择性允许物质进出的细胞膜(Cell Membrame); 和存储与控制生命中的化学反应离子的酸性钙离子体(Acidocalcisomes)。

我们挑战“自私的基因”的概念,提出替代的想法,如果一个细胞成分是“自私的”,那它必定是核糖体。我们认为细胞 – 和DNA本身 – 的演变,是为了优化核糖体的功能。这颠覆了一切,我们认为我们了解细胞生命的进化和核糖体本身。

DNA想要什么?

这个想法要回朔到一个父女的合作上,当Meredith重新阅读Robert1989年的书: “发现”。阅读到一半时,Meredith停下来问自己:“DNA到底想要什么?”

虽然人格化一个分子听起来很奇怪,但事实上这是Robert的书提出的发现策略。更重要的是,科学家们往往将自私基因的理论以科学化的说法简单描述为:“DNA想要复制自己。”

化学家使用不同的比喻来人性化分子。他们会说,分子“想要达到他们的最低能量构造”。这意味着,就像是人类一样,精力充沛的分子移动通过多处位置,但最终总是回归到静止状态。

DNA的静止位置是非常紧密卷曲的,使它的基因无法移动。休息的DNA非常稳定,它可以保护这些基因一万年甚至是万年以上,所以科学家才能从冰冻的长毛象身上采取到DNA。这不是一个向往驱散它的基因的分子,而是一个希望通过维持蜷缩状态保护基因的分子。

我们的理论是,想要复制基因,并把它们变成构成正常细胞中的蛋白质的细胞结构是核糖体。核糖体的静止状态是:“我准备好要翻译DNA成为蛋白质囉。”核糖体“想”将基因转换成可以工作的分子。

核糖体想要什么?

采取“自私的基因”这个理点所呈现出最大的问题是:或许核糖体“想”复制自己?如果核糖体想复制自己,那么他们亦拥有这样做的手段。

为了理解核糖体需要什么来复制自己,了解一点核糖体结构和功能的信息是必要的。核糖体是由蛋白质和RNA组成,其在结构上类似于DNA并且以三种不同部分组成。一个是核糖体RNA,或称ribosomal RNA/rRNA基因,它形成一个骨架的结构,让蛋白质在这个之上排列而成功能性的核糖体“机器”。这个“机器”能使用其他两种类型的RNA形成蛋白质。讯使RNA(messenger RNA),或称mRNA,从DNA转录遗传信息并将之携带到核糖体。转运RNA (transfer DNA),或称tRNA,则能转译mRNA讯息成能串在核糖体上形成蛋白质的氨基酸。

如果核糖体“想要”复制自己,形成核糖体机制核心结构的rRNA将必须是功能性的。为了实现这个条件,rRNA基因必须包含三件要素。首先,它必须拥有包含其自身核糖体蛋白的“基因”编码,指示它们如何形成一个能运作的“机器”。其次,它必须包含能携带自己的遗传信息到“机器”的mRNA。最后,它必须编码必要的tRNA好将mRNA翻译成有功能的蛋白质。

理论生物学杂志在最近的一篇文章中提到,我们已经阐明,rRNA基因确实包含能编码其自身蛋白质的结构和功能的mRNA,tRNA基因残余和“基因”。核糖体不是简单如教科书中所述的基因被动译者。我们相信他们是地球上最早的生命,共同的祖先: 简单的前生物分子和单细胞LUCA之间的缺失环节。

DNA进化是为了保存和保护原始编码rRNA的信息。细胞和生物体进化则是为了优化核糖体的复制,而几乎所有物种的核糖体都是相同的。也许是自私的核糖体提出一个新的论点,拉近我们与其他生物的亲属关系。我们对核糖体而言,都只是不同类型的家。

http://www.iflscience.com/chemistry/never-mind-selfish-gene-ribosomes-are-missing-link

Share.
error: 注意: 右键复制内容已停用!