“新陈代谢先起源”和“复制先起源”假说研究进展

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1、第28卷第1期山东理工大学学报(自然科学版)Vo1．28No．12014年1月JournalofShandongUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Jan．2014文章编号：1672—6197(2014)01—0024—05“新陈代谢先起源"和“复制先起源’’假说研究进展许振兴，卢明锋，张月杰(山东理工大学生命科学学院，山东淄博255091)摘要：“新陈代谢先起源”假说认为新陈代谢的出现先于(或同时)模板复制能力的出现．“复制先起源”假说则认为前生物合成的有机化合物能

2、够通过非生物自发聚合形成具有自我复制能力的遗传信息系统，并逐渐拥有了“新陈代谢”能力．针对这个“生命起源”研究中的“鸡”一“蛋”悖论所涉及的一些问题进行了系统的综述．关键词：生命起源；新陈代谢；复制；起源；综述中图分类号：Q59I文献标志码：ATheprogressofstudyonthehypothesisof¨metabolismoriginfirst¨and”replicationoriginfirst”XUZhen—Xing，LUMing—Feng，ZHANGYue—Jie(SchoolofLifeScience

3、，ShandongUniversityofTechnology，Zibo255091，China)Abstract：Thehypothesisof’metabolismoriginfirst’。isthattheemergenceofmetabolismisinearlier(oratthesametime)thanreplication．Thehypothesisof”replicationoriginfirst”isthatpre‘—biosynthesisoforganiccompoundshastheabilit

4、ytoformareplicategeneticinformationsys—ternbyabioticspontaneousaggregation，andgraduallyhavetheabilityto”metabolism”．Inthispaper．theproblemsinvolvedinthe“chickenfirst”or“eggsfirst’’paradoxinthestudyof“theoriginoflife”wasreviewedsystematically．Keywords：originoflife

5、；metabolism；replication；origin；review生命区别于无机世界的本质特征是什么?原始生命形式如何过渡到现存的生命形式?地球生命体“新陈代谢先起源"假说在生物化学上的高度一致性使人们确信所有的现存生命都源自一个最后共同祖先(1atecommon“新陈代谢先起源”假说的支持者Kauffman和ancient，LCA)．“遗传信息的复制”和“新陈代谢”构Wfichtershfiuser等认为新陈代谢的出现先于(或同成了生命的两个本质特征．如果没有“新陈代谢”源时)模板复制能力的出现，新陈代谢可以通

6、过“随机源不断提供的原材料，“遗传信息的复制”也就失去漂移”或“偶然冻结”的方式自发出现，并且一出现就了物质基础．如果没有“遗传信息”的复制和调控，组具有原始的非遗传性复制能力[1]．在随后的某个进成型的“新陈代谢”也难以长时间的维持．因此，究竟化阶段，遗传性的复制模板才掺入到已有的系统中．是复制先起源CReplicationfirst”)还是“新陈代谢1．1具有代谢性质的自我维持系统能否自发产生先起源”(“Metabolismfirst”)就成为了“生命起源”Serge等在2000年开发的计算机模型支持非研究中的“鸡”

7、一“蛋”悖论．遗传性组成型复制系统的自发形成机制，但目前该收稿日期：2013一I2一I3基金项目：国家自然科学基金资助项目(30870520)；国家重点基础研究发展计划(2012CB721000)；山东省高等学校科技计划(J12LE03)作者简介：许振兴，男，xuzhenxingl9@163．com；通信作者：卢明锋，男，lumingfeng4659@sina．corn．cn第1期许振兴，等：“新陈代谢先起源”和“复制先起源”假说研究进展25机制尚缺乏实验验证[4]．如果在复制性的生物大分够实现自组织[1引．但是，在原始

8、地球条件下能否自子出现以前，非复制性的自催化循环就已经能够在发形成十几个氨基酸残基的短肽?这种短肽是否具原始地球运转起来，那么生命起源中的无数难题都有稳定的空间结构来保证反应的专一性?多肽的复将迎刃而解．例如，如果一个非酶催化的复杂循环系制如何保证序列的专一性?1999年Emai等在模拟统可以生产核苷酸用于RNA的合