本文關(guān)鍵詞：從分子復(fù)制到細(xì)胞復(fù)制：生命起源過程中第一次重大轉(zhuǎn)變的計算機(jī)模擬

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【摘要】："RNA"世界極大的吸引著那些對生命起源有著強(qiáng)烈興趣的人。單核苷酸的合成一直是討論研究的熱點,更不用說具有復(fù)制功能的核酶。而原始細(xì)胞的起源更是讓人充滿好奇。通過引入標(biāo)簽機(jī)制,建立簡單的單個酶的復(fù)制系統(tǒng)到兩個酶的復(fù)制系統(tǒng)再到具有雙親性分子包裹的原始細(xì)胞系統(tǒng),我們系統(tǒng)的研究了貫穿于其中的重要影響因素。經(jīng)過一系列的深入研究,對寄生問題、空間限制作用和多酶合作機(jī)制等有了新的理解和發(fā)現(xiàn)。(1)單個多聚酶系統(tǒng)雖然對環(huán)境忍受能力較強(qiáng)比如較高的分子移動速率、較高的分子降解率等,但是缺陷也是致命的,單個多聚酶系統(tǒng)嚴(yán)重依賴于環(huán)境中自然合成的單核苷酸,而現(xiàn)實中自然合成核苷酸是比較困難的,就算能夠存在新的合成途徑但是也會受限于特定的地理化學(xué)環(huán)境(比如具有催化性的巖石表面等)這種對催化環(huán)境的依賴性引出了另一個問題即:系統(tǒng)如何擴(kuò)散出去利用更遠(yuǎn)的原料?要知道更遠(yuǎn)的地方可能意味著沒有特殊的催化表面;(2)合成酶的出現(xiàn)解決了系統(tǒng)中核苷酸生成的重大問題,是系統(tǒng)向復(fù)雜、高效和功能分化的系統(tǒng)進(jìn)化的必然趨勢。但是缺陷依然巨大。兩個酶的合作僅僅依賴空間限制和標(biāo)簽機(jī)制實在是很困難,對環(huán)境要求太嚴(yán)苛不能有過高的分子移動速度也不能有過高的分子降解概率,意味著雙酶系統(tǒng)依然不能夠有效擴(kuò)散利用更遠(yuǎn)的原料以及不能夠生存于能量豐富活躍的區(qū)域(比如海底熱泉附近);(3)原始細(xì)胞系統(tǒng)的出現(xiàn),完美的解決了 RNA世界進(jìn)化發(fā)展的一些重要障礙。細(xì)胞膜有效的包裹了多個酶使其能夠保持空間距離的靠近從而發(fā)揮合作,為更多的功能性核酶的出現(xiàn)提供了發(fā)展平臺。同時原始細(xì)胞作為一個整體移動的能力,大大提高了系統(tǒng)擴(kuò)散能力,使系統(tǒng)能夠開發(fā)利用更遠(yuǎn)處的原料寶庫。更活躍的系統(tǒng)正是達(dá)爾文進(jìn)化論的最佳實踐平臺。細(xì)胞包裹的另一大好處就是抵抗多變的環(huán)境(如降解率高的環(huán)境),保護(hù)原始細(xì)胞里面的RNA分子免受外界惡劣環(huán)境的侵?jǐn)_。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：Q75

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