2010年3月27日 星期六

誰是化學演化(Chemical Evolution)最早形成的巨分子?

誰是化學演化(Chemical Evolution)最早形成的巨分子?
           
1. 由小分子變成巨分子的演化稱為化學演化;由巨分子形成生物體(organisms)的演化稱為生物演化(Biological Evolution)。
2. 巨分子是指核酸(包括DNA;RNA),蛋白質(proteins),多醣(包括肝醣;澱粉),脂肪(包括三酸甘油脂;磷脂)四大類。
3. 長久以來,演化學者一直以為最早形成的巨分子是蛋白質(proteins)。最主要的理由是:那時認為只有蛋白質具有酵素(enzymes)功能。而所有生物體內的化學反應,均須要酵素來降低活化能,所以化學演化理當由形成蛋白質開始。
4. 在加上1953年Miller-Urey 實驗的推波助瀾,他們模擬原始的地球環境,在無氧氣(Oxygen-free)的狀況下,於玻璃容器中放入小分子(CH4,NH3,H2,H2O ),再通以電流數天後,出現的有機分子大多為胺基酸(丙胺酸、麩胺酸等),使大家對此說法更深信不疑。
5. 但是到1970年代由於Thomas Cech & Sidney Altman的四膜藻(Tetrahymena)實驗,發現核醣核酸(RNA)也有酵素功能,他們將其命名為核醣核酸酶(Ribozymes)。因為推翻了大家認為酵素一定必須是蛋白質的觀念,他們也因此得到1989年Nobel化學獎。
6. 1972年發現反轉錄病毒(retrovirus)能以RNA做模板反轉錄成去氧核醣核酸(DNA)。
7. 發現RNA病毒能由RNA複製成新的RNA。
8. DNA能複製(replication)新的DNA;能轉錄(trascription)成RNA;但無法轉譯(traslation)成蛋白質。
9. RNA能複製新的RNA;能反轉錄成DNA;能轉譯成蛋白質;而且具有酵素功能。
10.更白話的說,DNA具有的功能RNA都具有;可是RNA能司酵素功能,RNA能轉譯成蛋白質,這些功能DNA卻不具備, 所以從1970年以後大家普遍認為核醣核酸(RNA)才應該是演化上最早形成的巨分子(1980年Nobel化學獎得主Walter Gilbert提出一個新名稱叫做RNA World Hypothesis)。