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359不断地干湿交替完美解决核酸依赖于水但却容易被水分解悖论

已有 462 次阅读 2024-1-9 20:48 |个人分类:构建物理学天文学全新架构|系统分类:科研笔记

359不断地干湿交替完美解决核酸依赖于水但却容易被水分解悖论

随着对细胞的深入研究,许多科学家发现生命的基石分子会在水中分解,这让蛋白质和核酸在其关节处易受伤害。蛋白质由氨基酸链组成,而核酸是核苷酸链。如果将链条放在水中,大量的水将攻击链环并最终使其断裂。在碳化学中,水是大分子最大的敌人,因为分子可以被水分解,这就产生了氨基酸形成需要水,但其链条被谁破坏断链的悖论。

2019年,美国佐治亚州亚特兰大市NSF-NASA化学进化中心研究证明,如果氨基酸变干,氨基酸会自发连接形成蛋白样链。与其他氨基酸相比,今天的蛋白质中发现的20种氨基酸更有可能发生这类反应。这意味着间歇性干燥可以帮助解释为什么生命在数百种可能性中仅使用那些氨基酸。

间歇性的干燥也可以帮助驱动这些分子构件组装的更复杂。并且一些长链分子能够形成囊泡,囊泡干燥后,能够重新组织成多层结构,就像一叠煎饼。先前漂浮在水中的DNA链被困在两层之间。当再次加水时,囊泡进行重整,DNA进入囊中。将核苷酸和脂质与水混合,然后进行干湿循环。当脂质形成层时,核苷酸连接成RNA状链。

干燥可以导致氨基酸自发连接,并且氨基酸形成的长链原蛋白可以与RNA相互作用,两者在水中都变得更加稳定。实际上,水扮演自然选择,只有那些可以在水中生存的分子可以存在,其他分子则会被破坏。在每个润湿周期中,较弱的分子或无法通过与他人结合而自我保护的分子被水破坏。而较大,更复杂的分子则被积累。所以说环境中的水不应那么多,以至于生物分子被破坏得太快;但也不至于没有那么少,以至于生物分子没有任何变化。

形成含有DNA单元的原始生命浓缩汤后,大量的水将分解核酸。氨基酸在完全干燥的情况下,会自发连接起来,形成类似蛋白质的链。尤其在长时间、无限次的干湿交替的过程中,各种类型的DNA单元会不断形成,且万亿种DNA单元的组合方式不断形成,这种大量的试错方式、优胜劣汰的适者生存原则,在生命产生过程之初就开始发挥及其重要的作用。

总之,充满氨基酸浓缩汤的局部水域周围变干时,各种氨基酸都能自发地连接。再遇到水后,绝大多数氨基酸链都会遭到水的破坏而断裂。相较于其它的氨基酸,现今蛋白质中发现的20多种氨基酸链往往会保留下来。再次干燥后,所有的氨基酸还会再次自发连接,再次遇水后,绝大多数氨基酸链又被水破坏而断裂,现今蛋白质中发现的20多种氨基酸链能够不断生长。在无限次的干湿交替的考验中,只有现今蛋白质中发现的20多种氨基酸胜出。充满氨基酸浓缩汤的局部水域不断地干湿交替不仅完美解决了核酸依赖于水但却容易被水分解的悖论,也完美诠释了为何生命在成千上万种可能性中只使用了那20多种氨基酸。这意味着,在生命还没有诞生,自然选择、优胜劣汰的法则已经发挥了决定性作用。

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