从分子复制到细胞复制：生命起源过程中第一次重大转变的计算机模拟

发布时间：2017-12-12 15:20

  本文关键词：从分子复制到细胞复制：生命起源过程中第一次重大转变的计算机模拟

  更多相关文章： RNA世界 标签机制 合作 原始细胞 计算机模拟 空间限制机制

【摘要】："RNA"世界极大的吸引着那些对生命起源有着强烈兴趣的人。单核苷酸的合成一直是讨论研究的热点,更不用说具有复制功能的核酶。而原始细胞的起源更是让人充满好奇。通过引入标签机制,建立简单的单个酶的复制系统到两个酶的复制系统再到具有双亲性分子包裹的原始细胞系统,我们系统的研究了贯穿于其中的重要影响因素。经过一系列的深入研究,对寄生问题、空间限制作用和多酶合作机制等有了新的理解和发现。(1)单个多聚酶系统虽然对环境忍受能力较强比如较高的分子移动速率、较高的分子降解率等,但是缺陷也是致命的,单个多聚酶系统严重依赖于环境中自然合成的单核苷酸,而现实中自然合成核苷酸是比较困难的,就算能够存在新的合成途径但是也会受限于特定的地理化学环境(比如具有催化性的岩石表面等)这种对催化环境的依赖性引出了另一个问题即:系统如何扩散出去利用更远的原料?要知道更远的地方可能意味着没有特殊的催化表面;(2)合成酶的出现解决了系统中核苷酸生成的重大问题,是系统向复杂、高效和功能分化的系统进化的必然趋势。但是缺陷依然巨大。两个酶的合作仅仅依赖空间限制和标签机制实在是很困难,对环境要求太严苛不能有过高的分子移动速度也不能有过高的分子降解概率,意味着双酶系统依然不能够有效扩散利用更远的原料以及不能够生存于能量丰富活跃的区域(比如海底热泉附近);(3)原始细胞系统的出现,完美的解决了 RNA世界进化发展的一些重要障碍。细胞膜有效的包裹了多个酶使其能够保持空间距离的靠近从而发挥合作,为更多的功能性核酶的出现提供了发展平台。同时原始细胞作为一个整体移动的能力,大大提高了系统扩散能力,使系统能够开发利用更远处的原料宝库。更活跃的系统正是达尔文进化论的最佳实践平台。细胞包裹的另一大好处就是抵抗多变的环境(如降解率高的环境),保护原始细胞里面的RNA分子免受外界恶劣环境的侵扰。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q75

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本文编号：1282977