科学家们创造了一种遗传信息的人造载体
該文的醫學專家
最近審查:01.07.2025

除了天然的遗传信息载体DNA和RNA之外,异种核酸(在实验室合成)也是一种不错的选择,它能够传递遗传信息。通过“定向进化”,它们可以转化为各种生物有用的形式,并用作生物传感器。
来自美国、英国、比利时和丹麦的国际研究小组在《科学新闻》杂志上发表了他们合成的分子,这些分子很有可能成为 RNA 和 DNA 的替代品。
此类替代品是否存在的问题长期以来一直是科学界研究和激烈争论的焦点。这项研究的作者之一是南亚利桑那大学生物合成研究所的科学家约翰·查帕特(John Chapat)。
不久前,他提出其中一种替代品是苏糖核酸(苏糖是一种简单糖,分子式为 C4H8O4)。
现在,他作为一个致力于更普遍问题的欧洲小组的成员,继续开展自己的实验:异种核酸(XNA),换句话说就是外来核酸,即自然界中不存在的分子,尽管它们与 RNA 和 DNA 一样,能够储存和传递遗传信息。
现在,该团队首次展示了其开发的一组六种此类“非天然”核酸聚合物。
记者首先想到的是在它们的基础上创造出异形生物,但这仍然太过荒诞和不可能,当然研究人员甚至还没有对其进行评估。
科学家们对XNA目前所能实现的功能感到满意。事实证明,其中一种XNA可以通过“定向进化”转化为各种生物有用的形式。
因此,在实验室中,研究人员研制出了所谓的核酸适体,这是一种对特定化合物的出现做出反应的特殊化学传感器。在传统遗传学中,它们被用来例如寻找DNA缺陷,或对化合物的出现做出反应,并通过关闭相应的基因来调节化合物的出现。该团队开发的异种适体不仅能够参与类似的遗传作用,还能像抗体一样发挥作用,以最高的效率找到并结合合适的分子。
John Chapat 承认,XNA 可用于创建新型诊断方法和新的异种生物传感器,它们的工作效率甚至比天然传感器更高,因为用于破坏外来 DNA 和 RNA 的天然酶卫士不会注意到它们。
实验外来生物学是一门新科学,这项工作开创了这一领域,据 Chepet 称,它将使我们能够在未来创造出前所未有的治疗方法。
这项关于异种核酸的研究为困扰所有遗传学家数十年的另一个有趣问题提供了可能的答案:DNA和RNA是如何在地球上起源的。
上世纪末,科学家们发现DNA很可能是在RNA之后出现的,但他们并不清楚RNA——同样是最复杂的分子——是如何在自然界中诞生的。世界顶尖的RNA专家A. Spirin院士曾表示,他花了两年时间研究这个问题,并发现随机RNA的合成可能在比整个宇宙的寿命长得多的时间内发生。这种事件发生的概率远小于猴子写出《战争与和平》的概率。
有一种理论认为,RNA 分子之前存在更简单的分子——前 RNA,但这种理论存在大量矛盾,如果我们设想在前 RNA 和 RNA 之间存在另一种中间体——某种异种物质——异种核酸,这些矛盾就会消失。
根据 Chepet 的说法,这种中间体绝对可能是他钟爱的苏糖核酸 (TNA)。