RNA世界假說，英文為RNA World hypothesis，是科學(xué)依據(jù)多年的科學(xué)研究而提出的一條關(guān)于生命科學(xué)的理論。其內(nèi)容為：生命進(jìn)化的早期，沒有蛋白質(zhì)（酶），某些RNA可以催化RNA的復(fù)制——也就是說RNA是*的遺傳物質(zhì)，是生命的源頭。

RNA自我復(fù)制的RNA世界假說的一個重要組成部分，但是，在實(shí)驗(yàn)室里生成能夠合成、復(fù)制、擴(kuò)增具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的功能性RNA分子的核酶，已被證明是很困難的。直到現(xiàn)在，I類RNA聚合酶核酶zui成功的變種，即使對它們偏愛的模板——具有高濃度嘧啶的短的、簡單的RNA序列——也能起有效作用。

8月15日在PNAS發(fā)表的一篇論文中，來自斯克里普斯研究所的科學(xué)家，利用體外進(jìn)化，制備了一種改進(jìn)的聚合酶核酶，能合成多種功能性的、結(jié)構(gòu)化的RNA，并擴(kuò)增短的RNA模板。

伊利諾伊大學(xué)香檳分校的Scott Silverman沒有參與這項(xiàng)研究，但是他說：“這項(xiàng)研究擴(kuò)展了RNA進(jìn)行RNA聚合的能力，這在以前是沒有實(shí)現(xiàn)過的。這是理解‘RNA聚合酶能做些什么’領(lǐng)域的一個關(guān)鍵進(jìn)步，對于RNA世界理論有相當(dāng)重要的影響。”

研究的合作者、斯克里普斯研究所的Gerald Joyce和David Horning開始于I類RNA聚合酶核酶的一個變體。他們在其整個序列中引入隨機(jī)突變，以產(chǎn)生100兆個變種。然后，Joyce和Horning通過促使核酶完成RNA適配體——與一種合成維生素B12或GTP結(jié)合的分子，向這個群體施加壓力。每一輪，研究人員都會選擇的核酶，能夠生產(chǎn)功能性的產(chǎn)品、正確長度的產(chǎn)品、或兩者兼有。

研究人員通過要求核酶在較短時間內(nèi)合成更長的RNA分子，增加了連續(xù)世代的選擇嚴(yán)格性。在第二十四輪，該群體可以合成富含嘌呤的、功能性的RNA序列。

從這個群體中，Horning和Joyce分離出了核酶的一個變型，稱為24-3，它有17個突變。24-3聚合酶使用所有四個堿基，能比起始聚合酶更快的發(fā)揮作用。它能夠復(fù)制多種具有復(fù)雜二級結(jié)構(gòu)的功能性RNA，包括適體、其他核酶和酵母轉(zhuǎn)移RNA（tRNA）。研究人員發(fā)現(xiàn)，在只有RNA的PCR版本中，24-3也能以指數(shù)方式擴(kuò)增短的RNA模板。

英國MRC分子生物學(xué)實(shí)驗(yàn)室的Philipp Holliger，沒有參加這項(xiàng)工作，在給The Scientist寫的一封電子郵件中他寫道：“這真的是一項(xiàng)的工作，也是向‘實(shí)現(xiàn)RNA自我復(fù)制’邁出的重要一步。”

密蘇里大學(xué)的Donald Burke-Agüero也沒有參與這項(xiàng)研究，他說：“Horning和Joyce的這項(xiàng)工作，是邁出的精彩一步。它使我們更接近于有一個RNA復(fù)制系統(tǒng)，可以維持RNA的復(fù)制。”

然而，24-3聚合酶核酶不能復(fù)制自身。雖然與早期聚合酶核酶合成的產(chǎn)物相比，酵母tRNA是高度結(jié)構(gòu)化的和比較大的，但是24-3核酶比酵母tRNA大三倍，并包含更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)要素。

Joyce、Horning和他的同事們正在進(jìn)行體外進(jìn)化實(shí)驗(yàn)，來克服這一局限性。研究人員說，嚴(yán)格的選擇標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)促使核酶更有效地生產(chǎn)更大的、更復(fù)雜的功能性產(chǎn)品，然而目前還不清楚要多少試管世代，才能實(shí)現(xiàn)這一切。

同時，Joyce指出了“研究一種自我復(fù)制核酶”在進(jìn)化生物學(xué)研究中的應(yīng)用。Joyce說：“如果你有一種RNA酶是RNA復(fù)制酶，可以以指數(shù)方式復(fù)制RNA，包括自身的副本，然后我會說它是活的。那么，它是由進(jìn)化決定的。”