一項新研究發(fā)現(xiàn)，超過100萬種結構相似的化學物質(zhì)可能可以像DNA一樣編碼生物信息

北京時間11月14日消息，利用計算機程序，科學家發(fā)現(xiàn)了100多萬種可能儲存遺傳信息的分子，就像脫氧核糖核酸(DNA)一樣。

DNA和RNA(核糖核酸)都是儲存遺傳信息的生物大分子，它們使我們已知的生命成為可能。但是，如果有數(shù)百萬種其他化學物質(zhì)也具有同樣功能的話，意味著什么呢?

一項新研究表明，超過100萬種結構相似的化學物質(zhì)可能可以像DNA一樣編碼生物信息。研究人員在9月9日發(fā)表于《化學信息與建?！?Journal of Chemical Information and Modeling)雜志上的論文中寫道，這項新研究可能會為制藥產(chǎn)業(yè)指明新的目標，并有助于解釋生命最初是如何在地球上進化的，甚至幫助我們尋找地球以外的生命形式。

“考慮到它們有可能替代基因系統(tǒng)，真的很令人興奮……”研究報告的撰寫者之一、美國埃默里大學的化學家杰伊·古德溫(Jay Goodwin)在一份聲明中說，“這些分子可能在不同的環(huán)境中形成并演化，甚至可能出現(xiàn)在太陽系的其他行星或衛(wèi)星上。”

DNA和RNA是已知的兩種核酸，都含有稱為核苷酸的化學單元。核苷酸以特定的順序連接在一起，并根據(jù)這些順序來傳遞不同的數(shù)據(jù)，類似于書面句子中的單個字母。研究人員寫道，一些天然和人造分子模擬了DNA的基本結構，但在此之前，還沒有人試圖去計算這些結構相似的分子可能的數(shù)量。

“在生物學中有兩種核酸，”研究論文的合著者、東京工業(yè)大學的化學家吉姆·克利夫斯(Jim Cleaves)在聲明中說，“我們想知道能否再找到另一種，甚至一百萬種。”

答案是，具有類似結構的分子要比預期的多得多。研究人員設計了一個計算機程序，用來生成核酸樣分子的化學式。在DNA中，核苷酸以不同的配對方式結合在一起，并排成一行，因此科學家認為，可以用同樣的方式來生成新的分子。最后，他們的程序生成了超過116萬種滿足這些基本條件的分子。

“我們對計算結果感到驚訝，”該研究的合著者、德國航空航天中心的化學家馬庫斯·梅林格(Markus Meringer)在聲明中說，“很難預先估計會有100多萬個類似支架結構的核酸?，F(xiàn)在我們知道了這一點，可以開始在實驗室里測試其中一些分子。”

在DNA和RNA主宰生物世界之前，地球上的生命是如何形成的?研究作者認為，理論上，在確定核酸是遺傳數(shù)據(jù)的最佳傳遞載體之前，其他一些分子可能已經(jīng)在演化中進行了“測試運行”。

研究人員還補充道，這些結構相似的分子也可能推動未來醫(yī)學的發(fā)展。聲明中指出，類似核苷酸的藥物已經(jīng)被用于破壞人體中的危險病毒和惡性癌細胞。建立相似結構的分子庫之后，藥物開發(fā)人員或許就可以利用DNA相似分子作為對抗疾病的重要武器。

埃默里大學的生物化學家、該研究合著者皮特·伯格(Pieter Burger)說：“利用現(xiàn)代計算技術，我們在尋找能夠存儲遺傳信息的DNA和RNA替代分子時，可能會在無意中發(fā)現(xiàn)新藥。這一點實在太迷人了。”(任天)