カリフォルニア州ラホーヤにあるスクリプス研究所の化学者は、生命が地球上でどのように発生したかについての新しい見方を支持する驚くべき発見をした。ドイツ化学会誌のアンゲヴァンテ・ケミーに2020年12月15日にオンラインで公開された研究によると、生命が生まれる前に地球上に存在していたと思われるジアミドホスフェート（DAP）と呼ばれる単純な化合物が、デオキシヌクレオシドと呼ばれる小さなDNAビルディングブロックを化学的に編み合わせて原始DNA鎖にした可能性があるという。この発見は、過去数年にわたる一連の発見の最新のものであり、DNAとその密接な類縁のRNAは、同様の化学反応の産物として一緒に発生し、最初の自己複製分子（地球上で最初の生命体）は2つの混合物だったことを示している。
この発見は、化学や生物学における新しい実用的なアプリケーションにもつながる可能性があるが、その主な重要性は、地球上の生命が最初にどのように発生したかという古くからの問題を解決することだ。 特に、自己複製するDNA-RNA混合物がどのように進化し、原始地球に広がり、最終的には現代の生物のより成熟した生物学に種をまくことができたのかについてのより広範な研究への道を開くものだ。 このアンゲヴァンテ・ケミーの論文は、「前生物的なリン酸化と、それに伴うデオキシヌクレオシドのオリゴマー化によるDNA形成（Prebiotic Phosphorylation and Concomitant Oligomerization of Deoxynucleosides to form DNA.）」と題されている。
「この発見は、最初の生命体が地球でどのように発生したかについての詳細な化学モデルの開発に向けた重要なステップだ」と、研究の上級著者であるスクリプス研究所の化学准教授であるRamanarayanan Krishnamurthy 博士は述べている。 この発見はまた、生命の起源の化学について、ここ数十年でそれを支配してきた「RNAワールド」仮説を覆すものだ。「RNAワールド」仮説は、最初のレプリケーターはRNAベースであり、DNAは後に生成物としてのみ発生したと仮定している。
RNAは粘着性が強すぎ？
Krishnamurthy 博士らは、RNA分子が単に「粘着性」が強すぎて最初の自己複製体として機能できない可能性があるため、RNAワールドの仮説を疑っている。 RNA鎖は、他の個々のRNAビルディングブロックを引き付け、それに付着して一種の鏡像鎖を形成する。新しい鎖の各ビルディングブロックは、元の「テンプレート」鎖の相補的なビルディングブロックに結合する。 新しい鎖がテンプレートストランドから切り離され、同じプロセスで他の新しい鎖のテンプレートを作成できる場合、それは生命の根底にある自己複製の偉業を達成している。
しかし、RNA鎖は相補鎖のテンプレート化には優れているかもしれないが、これらの鎖からの分離にはそれほど優れていない。 現代の生物は、RNA（またはDNA）の双子の鎖を別々の方向に向かわせることができる酵素を作り、複製を可能にするが、酵素がまだ存在していなかった世界でこれがどのように行われたのかは不明だ。
キメラワークアラウンド
Krishnamurthy博士らは最近の研究で、DNAとRNAの一部である「キメラ」分子鎖がこの問題を回避できた可能性があることを示した。これは、相補鎖をより粘着性の低い方法でテンプレート化できるため、比較的簡単に分離できるためだ。 この化学者らはまた、過去数年間に広く引用された論文で、RNAとDNAのそれぞれの単純なリボヌクレオシドとデオキシヌクレオシドのビルディングブロックが、初期の地球で非常に類似した化学条件下で生じた可能性があることを示した。 さらに2017年、彼らは、有機化合物DAPがリボヌクレオシドを修飾し、それらを最初のRNA鎖につなぎ合わせるという重要な役割を果たした可能性があると報告した。 新しい研究は、同様の条件下でのDAPがDNAに対して同じことをした可能性があることを示している。
「驚いたことに、DAPを使用してデオキシヌクレオシドと反応させると、デオキシヌクレオシドがすべて同じではなく、実際のDNAのようにAとT、またはGとCなどの異なるDNA『文字』が混在している場合に効果的であることが分かった。」 とKrishnamurthy研究室のポスドク研究員である筆頭著者のEddy Jiménez 博士は語った。 「原始化学がどのようにして最初のRNAとDNAを作ることができたのかがよく分かったので、リボヌクレオシドとデオキシヌクレオシドのビルディングブロックの混合物でそれを使い始めて、どのキメラ分子が形成されるか、そしてそれらが自己複製して進化できるかどうかを確認できる。 」とKrishnamurthy 博士は述べた。
彼は、この作業には幅広い実用的な用途もあるかもしれないと述べている。 DNAとRNAの人工合成（たとえば、 COVID-19 検査の基礎となる「PCR」技術）は、世界的なビジネスに相当するが、比較的壊れやすい酵素に依存しているため、多くの制限がある。 DNAとRNAを作るための堅牢で酵素を含まない化学的手法は、多くの状況でより魅力をもたらす可能性がある、とKrishnamurthy 博士は述べた。
