德国电子同步加速器 研磨罐中的核基粉末和钢球
荣誉:托米斯拉夫·斯托拉尔·鲁杰尔·博斯科维奇研究所 在寻找生命的化学起源的过程中，研究人员发现了一种可能的替代途径来出现特征性的脱氧核糖核酸模式:根据实验，特征性的脱氧核糖核酸碱基对可以在没有水或其他溶剂的情况下通过干热形成
由鲁杰·博斯科维奇研究所的伊万·哈拉什和制药公司曹丕利亚的欧内斯特·梅斯特罗维奇领导的研究小组在《化学通讯》杂志上发表了他们对DESYx光源佩特拉三号的观察结果
“在寻找生命起源的过程中，最有趣的问题之一是化学选择是如何发生的，以及第一批生物分子是如何形成的，”该论文的第一作者、萨格勒布鲁杰尔·博斯科维奇研究所的托米斯拉夫·斯托拉尔说
虽然活细胞用它们复杂的机器控制生物分子的生产，但生命的第一批分子和超分子构件可能是由纯化学创造的，没有酶催化
在他们的研究中，科学家们研究了作为脱氧核糖核酸分子识别单元的核碱基对的形成
我们的遗传密码储存在脱氧核糖核酸中，作为由核碱基腺嘌呤、胞嘧啶、鸟嘌呤和胸腺嘧啶拼写的特定序列
该编码排列成两条长的互补链，缠绕成双螺旋结构
在这些链中，每个核碱基与另一条链中的互补配偶体配对:腺嘌呤与胸腺嘧啶，胞嘧啶与鸟嘌呤
“只有特定的配对组合出现在脱氧核糖核酸中，但当分离出核碱基时，它们根本不喜欢相互结合
那么大自然为什么会选择这些碱基对呢？”斯托拉说
1953年詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克发现了脱氧核糖核酸双螺旋结构后，对碱基配对的研究激增
然而，非常令人惊讶的是，在被认为是益生元似是而非的条件下，几乎没有成功实现特定的碱基配对
“我们探索了一条不同的道路，”来自DESY的合著者马丁·埃特报道
“我们试图找出这些碱基对是由机械能产生还是仅仅通过加热产生
“为此，研究小组研究了甲基化的核碱基
将甲基(-CH3)连接到各自的核碱基上，原则上允许它们在分子的沃森-克里克侧形成氢键
甲基化的核碱基自然存在于许多生物体中，在那里它们完成多种生物学功能
在实验室里，科学家们试图通过研磨来制造核碱基对
将两种核碱基的粉末与作为研磨介质的钢球一起装入研磨罐中，同时以受控的方式摇动罐
该实验产生了之前其他科学家也观察到的A:T配对
然而，研磨不能形成石墨:碳对
第二步，研究人员加热磨碎的胞嘧啶和鸟嘌呤粉末
斯托拉报告说:“在大约200摄氏度时，我们确实可以观察到胞嘧啶-鸟嘌呤对的形成。”
为了测试碱基是否只在热条件下形成已知的碱基对，研究小组在P02上用三个和四个核碱基的混合物重复了实验
DESYx光源佩特拉三号的一个测量站
在这里，混合物的详细晶体结构可以在加热过程中监测，并且可以观察到新相的形成
“在大约100摄氏度时，我们能够观察到腺嘌呤-胸腺嘧啶对的形成，在大约200摄氏度时，华生-克里克鸟嘌呤和胞嘧啶对的形成，”测量站负责人埃特说
“任何其他碱基对即使进一步加热直至熔化也不会形成
“这证明了核碱基配对的热反应具有与在DNA中相同的选择性
斯托尔补充说:“我们的结果显示了一种可能的替代途径，即我们在脱氧核糖核酸中观察到的分子识别模式是如何形成的。”
“对于年轻的地球来说，实验的条件似乎是合理的，它是一个充满火山、地震、陨石撞击和各种其他事件的炽热沸腾的大锅
我们的结果为寻找生命的化学起源开辟了许多新的途径
“研究小组计划通过P02的后续实验进一步研究这条路线
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