DNA拥有遗传密码，但是什么读取它？ '基因机器'作者解释

作为DNA的核心是我们自己，着名的双螺旋是全球生物学研究的核心。但这些基本分子无法单独发挥作用。 DNA存储源代码和数据以构建我们的身体，它的发现为无数新的研究线索打开了大门，包括“什么机器读取我们的代码？”这个问题。

获得诺贝尔奖的生物学家Venki Ramakrishnan揭开了寻求答案的旅程 基因机器：解读核糖体秘密的竞赛。 他面对不确定性展示了他雄心勃勃的旅程，不仅解释了清晰明确的科学，而且还提供了围绕以谦逊追求知识的复杂政治观点。

以下是摘录 基因机器 本周由Basic Books出版。

从原始的迷雾中浮现出来

生命如何开始是生物学中最重要的神秘之一。在正确的化学环境中，所有生命都需要某种形式的能量。有些人指出，生活中使用的许多化学物质都类似于海洋地热通风口边缘的化学物质。即使这仅仅是其他人所认为的巧合，但考虑一下生活可能出现的条件是有用的。但从根本上说，生命不仅仅是一系列化学反应;它是以一种允许复杂的生命形式从非常原始的形式演化出来的方式存储和再现遗传信息的能力。按照这个标准，即使病毒过去常常会对它进行质疑，因为它们需要宿主细胞来繁殖，所以即使是病毒也存在。然而，任何因病毒而生病并且经历过他或她的身体抵抗感染的人都不会怀疑病毒是否存活。

问题在于，在几乎所有生命形式中，DNA都带有遗传信息，但DNA本身是惰性的，由大量蛋白质酶制成，这些酶不仅需要RNA，还需要核糖体来制造这些酶。此外，DNA中的糖，脱氧核糖，是由核糖通过大量复杂的蛋白质制成的。没人能理解整个系统是如何开始的。正在思考生命如何开始的科学家们，比如拉克拉的索尔克研究所的克里克，莱斯利奥格尔和伊利诺伊大学的卡尔沃斯，都暗示着生命可能始于RNA。当时，这是纯粹的推测 - 几乎是科幻小说 - 因为不知道RNA能够进行化学反应。

切赫和奥特曼的发现改变了这一切。 RNA现在是一种分子，可以像DNA一样携带信息作为碱基序列，也可以进行像蛋白质这样的化学反应。我们现在知道，RNA的构建模块可以用数十亿年前在地球上存在的简单化学物质制成。因此，可以想象生命可能是从大量随机制造的RNA分子开始的，直到它们中的一些可以自我繁殖。一旦发生这种情况，进化和自然选择可以允许制造越来越复杂的分子，最终甚至像原始核糖体一样复杂。原始RNA世界的概念，被Wally Gilbert首先提出的术语，被广泛接受。

核糖体可能已经在以RNA为主导的世界中开始，但由于它产生蛋白质，它变成了特洛伊木马。蛋白质在进行大多数反应方面比RNA更好，因为它们的氨基酸比简单的RNA分子具有更多变化的化学反应。这意味着当蛋白质被制造出来时，它们逐渐进化为接受当时RNA分子的大多数功能，并且更多。在这样做的过程中，他们改变了我们所知道的生活。这也可以解释为什么虽然核糖体含有大量RNA，但复制DNA或将其复制到RNA中的酶现在完全由蛋白质组成。这可能是因为后来使用DNA来储存基因;到那时，蛋白质已经变得普遍并且在细胞中进行大部分反应。

当然，这并没有解释携带制造蛋白质的代码的基因是如何形成的。最好的猜测是早期形式的核糖体只是短链的随机肽，这有助于改善那时的RNA酶。但是从那里开始，基因的来源如何带来指令，使氨基酸以非常特定的顺序排列在一起的蛋白质是一个很大的飞跃，仍然是生命中最重要的奥秘之一。反过来，这意味着除了大的亚基外，许多其他元素必须存在：携带遗传密码的mRNA，携带氨基酸的tRNA，以及为mRNA提供平台的小亚基。 tRNA结合。但在发现RNA催化之前，人们无法看到该系统即使在原则上也是如何开始的。

摘自“基因机器：通过Venki Ramakrishnan解读核糖体的秘密”。版权所有©2018。出版基本书籍