Only Perception: 研究者在轉移 RNA 中目睹生命的歷史

2008-03-23

研究者在轉移 RNA 中目睹生命的歷史

Researchers see history of life in the structure of transfer RNA
http://www.physorg.com/news124097235.html

March 07, 2008

轉移 RNA（Transfer RNA，tRNA）是種古老的分子，在細胞所完成的每項任務中身居要角，也因此對所有生命來說不可或缺。來自於伊利諾（Illinois）大學的一項新研究指出，它也是位偉大的歷史學家，在其結構裡保留演化歷史中某些最早期也是最深刻的事件。

該研究，由作物科學教授 Gustavo Caetano-Anolles 與博士後研究員 Feng-Jie Sun 所共同撰寫，出現在 3/7 的 PLoS Computational Biology 上。Caetano-Anolles 是 U. of I. 基因組生物學研究所的成員。

到目前所鑑定的數千種 RNAs 中，tRNA 是基因與蛋白質之間最直接的媒介物。如同許多其他 RNA（核醣核酸），tRNA 協助將基因轉譯為成鏈的、構成蛋白質的胺基酸。在高度專一的酵素協助下，每個 tRNA 分子能夠識別並抓住特定胺基酸，將其攜往製造蛋白質的機器。為了要成功地將它的胺基酸添加到正在形成中的蛋白質末端，tRNA 也必須能精確地讀取信使 RNA（messenger RNA，mRNA）的密碼段，那賦予蛋白質中胺基酸精確順序的指令。

tRNA 對於建構蛋白質的任務是如此重要的這項事實，或許意味著它已經存在許久，Caetano-Anolles 說。他的好奇心始於某個直覺：了解 tRNA 的結構特性，將闡明生物與病毒如何演化。

"或許，在演化中，有某些事情是如此基礎，以致於它們被保留達數百萬甚至是數十億年之久，" Caetano-Anolles 說。"這些是化石，分子的化石，那告訴我們關於過去。因此，研究這些分子能對付生物學與演化學中的基本問題。"

所有 tRNA 將自身組合成一種形狀，如果把它壓扁，會很像一種苜蓿葉型（cloverleaf）。該團隊於是利用來自於數百種代表病毒，與生物三大超界（superkingdoms，現在較常見的說法是，domain，域）：古菌域（archaea）、細菌域（bacteria）與真核生物域（eukarya），分子的詳細資料，從尋找這種苜蓿葉型結構中的模式開始。

研究者將個別 tRNA 苜蓿葉型結構中，所有有區別的特徵轉換成編碼過的字元，這種過程允許電腦化搜尋最「簡約的（parsimonious，即最簡單、最有可能的）」tRNA 族譜。他們對每種超界進行同樣的 tRNA 分析，看看這些群集離整個族譜有多遠。這種比較讓他們能夠決定病毒與每個超界的分歧次序。

這項新分析支持一項早先的研究，指出古菌域率先興起，成為演化上可區別的一組。古菌是那些能生存在沸騰的酸、接近硫磺般的海洋火山口或其他極端環境中的微生物。在早先研究中，也是由 Caetano-Anolles 所領導，分析蛋白質折疊 -- 在蛋白質中，這些被精確配置的區域賦予它們功能 -- 的大量目錄，作為一種演化歷史的手冊。

"轉移 RNA 資料與我們早先的資料相符，" Caetano-Anolles 說。"這很重要，因為二種獨立的證據支持彼此。"

新分析亦指出，病毒在古菌之後不久就浮現，而真核生物與細菌這兩域則要更晚才會出現 -- 而且是以那種次序（即真核生物比細菌還要早）。這項發現也許會影響病毒是否在活細胞之前，或之後才浮現的爭論，Caetano-Anolles 說。

"這支持這個構想：病毒來自於細胞域，" 他說。

※ 細菌果然是地球上最先進的生物... XD

＊ Evolutionary Patterns in the Sequence and Structure of Transfer RNA: Early Origins of Archaea and Viruses
http://www.ploscompbiol.org:/article/info:doi/10.1371/journal.pcbi.1000018