泥潭

核酶和 tRNA 样结构在生命起源前的地球上富含矿物质的泥潭中出现

RNA 世界假说虽然是有关地球生命起源的可行假说，但迄今为止未能为通过非生物过程从游离核苷酸合成具有催化功能的 RNA 分子提供令人信服的解释。为了解决这个长期存在的问题，我们使用实验确定的聚合反应速率开发了一个 RNA 世界起源的现实模型。我们从对初始状态的最小假设开始，该初始状态仅需要存在短寡聚体或游离核苷酸，并通过将一天划分为干、半湿和湿阶段来考虑环境循环的影响，这三个阶段以其支持的反应性质为特征。长聚合物的最大长度有时超过 100 个核苷酸，由于非酶促、非模板聚合物延伸和模板指导的引物延伸过程的组合而自发出现。前者有助于增加 RNA 链的长度，而后者有助于产生互补的链副本。链也以结构依赖的方式进行水解，有利于断开连接未配对核苷酸的键。我们确定了核酶和 tRNA 样结构以及双链 RNA 分子出现所需的最有利条件，根据二级结构对所有 RNA 链进行分类，并确定它们在群体中的丰度。我们的结果表明，在适当的环境条件下，非酶促过程足以导致各种具有复杂二级结构和潜在催化功能的核酶样分子的出现。