原細(xì)胞是一種核酸鏈包裹在膜結(jié)構(gòu)中形成的簡單系統(tǒng)。

    現(xiàn)在，來自麻省總醫(yī)院的科學(xué)家在《科學(xué)》雜志上報(bào)告稱，他們解決了人造原細(xì)胞的一個(gè)關(guān)鍵性問題，即 RNA **的化學(xué)要求與膜穩(wěn)定性之間的矛盾。

    這項(xiàng)論文的主要作者、09 年諾獎(jiǎng)得主 Jack Szostak 表示：我們首次在脂肪酸囊泡中，實(shí)現(xiàn)了不涉及酶的 RNA **。在細(xì)胞起源研究領(lǐng)域長期存在著一個(gè)問題：RNA **需要鎂離子的存在，而高水平的鎂離子會破壞簡單的脂肪酸膜（最初的細(xì)胞很可能由這種膜形成）?，F(xiàn)在我們終于找到了解決這個(gè)矛盾的辦法。”

    多年來，Szostak 的研究團(tuán)隊(duì)致力于細(xì)胞起源的研究，試圖理解化合物所組成的原始湯（primordial soup），如何發(fā)展成為能**遺傳物質(zhì)并繁殖的有機(jī)體。研究者們利用遠(yuǎn)古地球環(huán)境中可能存在的元素，來構(gòu)建原細(xì)胞模型。他們發(fā)現(xiàn)脂肪酸能夠在水中自動(dòng)形 成小囊泡，作為容納遺傳學(xué)物質(zhì)（RNA 或 DNA）的膜結(jié)構(gòu)。

    現(xiàn)代細(xì)胞需要復(fù)雜的酶來**核酸，但早期地球上還沒有出現(xiàn)這樣的酶。為此，Szostak 和文章第一作者 Katarzyna Adamala 博士希望能夠在無酶條件下，在脂肪酸囊泡中促使 RNA 進(jìn)行自我**。

    RNA 的組裝需要鎂離子，而鎂離子能夠降解脂肪酸膜，為了解決這一矛盾，研究人員采用了螯合劑，螯合劑是能夠與金屬離子緊密結(jié)合的小分子。他們測試了多種螯合劑保護(hù)脂肪酸囊泡的能力，發(fā)現(xiàn)檸檬酸鹽非常有效。

    隨后，研究者們將短 RNA 引物與長 RNA 模板結(jié)合起來，放入脂肪酸囊泡，以測試螯合劑是否允許鎂離子催化 RNA **。該 RNA 模板沒有與引物結(jié)合的單鏈部分，存在一個(gè)胞嘧啶序列。研究人員向這一系統(tǒng)加入鎂離子、螯合劑和活化的鳥嘌呤 G（G可以與C配對）。

    研究顯示，G 能夠擴(kuò)散進(jìn)入囊泡的膜，與模板上的C結(jié)合，延伸雙鏈 RNA 分子。在幾種螯合劑中，檸檬酸鹽使這一過程進(jìn)行得最快。研究人員指出，檸檬酸鹽只覆蓋了鎂離子的一面，可以在保護(hù)膜結(jié)構(gòu)的同時(shí)，允許 RNA **的進(jìn)行。他們還發(fā)現(xiàn)，持續(xù)更新活化的鳥嘌呤溶液能夠增強(qiáng) RNA **的效率。

    不過，盡管檸檬酸鹽適用于在實(shí)驗(yàn)室條件構(gòu)建人造細(xì)胞，但早期地球上的檸檬酸鹽可能無法達(dá)到足夠的量。研究人員推測，應(yīng)該存在某種簡單的多肽，能與檸檬酸鹽起到同樣的作用，現(xiàn)在他們正在尋找這樣的多肽。