一項(xiàng)新研究發(fā)現(xiàn)，超過(guò)100萬(wàn)種結(jié)構(gòu)相似的化學(xué)物質(zhì)可能可以像DNA一樣編碼生物信息

北京時(shí)間11月14日消息，利用計(jì)算機(jī)程序，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了100多萬(wàn)種可能儲(chǔ)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(chǔ)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(wàn)種其他化學(xué)物質(zhì)也具有同樣功能的話，意味著什么呢?

一項(xiàng)新研究表明，超過(guò)100萬(wàn)種結(jié)構(gòu)相似的化學(xué)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(xué)信息與建?！?Journal of Chemical Information and Modeling)雜志上的論文中寫道，這項(xiàng)新研究可能會(huì)為制藥產(chǎn)業(yè)指明新的目標(biāo)，并有助于解釋生命最初是如何在地球上進(jìn)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(bào)告的撰寫者之一、美國(guó)埃默里大學(xué)的化學(xué)家杰伊·古德溫(Jay Goodwin)在一份聲明中說(shuō)，“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(yáng)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(xué)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(lái)傳遞不同的數(shù)據(jù)，類似于書(shū)面句子中的單個(gè)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(jié)構(gòu)，但在此之前，還沒(méi)有人試圖去計(jì)算這些結(jié)構(gòu)相似的分子可能的數(shù)量。

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

答案是，具有類似結(jié)構(gòu)的分子要比預(yù)期的多得多。研究人員設(shè)計(jì)了一個(gè)計(jì)算機(jī)程序，用來(lái)生成核酸樣分子的化學(xué)式。在DNA中，核苷酸以不同的配對(duì)方式結(jié)合在一起，并排成一行，因此科學(xué)家認(rèn)為，可以用同樣的方式來(lái)生成新的分子。最后，他們的程序生成了超過(guò)116萬(wàn)種滿足這些基本條件的分子。

“我們對(duì)計(jì)算結(jié)果感到驚訝，”該研究的合著者、德國(guó)航空航天中心的化學(xué)家馬庫(kù)斯·梅林格(Markus Meringer)在聲明中說(shuō)，“很難預(yù)先估計(jì)會(huì)有100多萬(wàn)個(gè)類似支架結(jié)構(gòu)的核酸。現(xiàn)在我們知道了這一點(diǎn)，可以開(kāi)始在實(shí)驗(yàn)室里測(cè)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(rèn)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(jìn)行了“測(cè)試運(yùn)行”。

研究人員還補(bǔ)充道，這些結(jié)構(gòu)相似的分子也可能推動(dòng)未來(lái)醫(yī)學(xué)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(xiǎn)病毒和惡性癌細(xì)胞。建立相似結(jié)構(gòu)的分子庫(kù)之后，藥物開(kāi)發(fā)人員或許就可以利用DNA相似分子作為對(duì)抗疾病的重要武器。

埃默里大學(xué)的生物化學(xué)家、該研究合著者皮特·伯格(Pieter Burger)說(shuō)：“利用現(xiàn)代計(jì)算技術(shù)，我們?cè)趯ふ夷軌虼鎯?chǔ)遺傳信息的DNA和RNA替代分子時(shí)，可能會(huì)在無(wú)意中發(fā)現(xiàn)新藥。這一點(diǎn)實(shí)在太迷人了。”(任天)