核糖体蛋白由核糖体合成，那么核糖体是如何产生的呢？

来源公众号：东雅生物工作室　作者：小乜老师

这是一个很有意思“先有鸡，还是先有蛋”的问题。
核糖体的起源是生命起源研究的核心问题之一，其核心矛盾在于：现代核糖体需要自身合成的蛋白质来维持功能。目前科学界主要通过”RNA世界假说”和渐进演化理论来解释这一悖论：

1. 原始核糖体的RNA主导性

现代核糖体中，rRNA（核糖体RNA）不仅作为结构支撑，更直接参与催化肽键形成（核酶功能）。核糖体的核心功能区域（如肽基转移酶中心）完全由rRNA构成，蛋白质仅起辅助稳定作用。这表明原始核糖体可能完全由RNA构成，无需预先存在的蛋白质。

2. RNA的自催化与复制能力

RNA分子具有双重特性：既能存储遗传信息（类似DNA），又能催化化学反应（类似蛋白质）。某些RNA分子可以自我剪切、连接甚至复制。这种特性使原始RNA可能通过自组装形成类似核糖体的催化结构，推动早期蛋白质合成系统的建立。

3. 蛋白质的渐进整合过程
随着氨基酸的出现，RNA分子开始催化简单多肽链的形成。这些早期蛋白质通过以下路径逐步整合进核糖体：

   – 随机产生的某些多肽能增强RNA的催化效率（如稳定RNA构象）
   – 自然选择保留能更好结合RNA的蛋白质，形成正反馈演化
   – 最终形成现代核糖体中RNA主导催化、蛋白质辅助结构的协作模式

4. 核糖体亚基的演化轨迹

通过比较不同生物的核糖体结构发现：

   – 所有核糖体的核心催化区域高度保守，均由rRNA构成
   – 真核生物核糖体新增的蛋白质多位于外围，不影响核心功能
   – 古细菌核糖体结构介于细菌与真核生物之间，显示渐进演化特征

5. 实验证据支持

2009年诺贝尔化学奖得主阿达·约纳特团队发现，核糖体核心的L形RNA螺旋与转运RNA存在结构相似性，提示核糖体可能起源于转运RNA的自组装。此外，实验室已成功构建仅含rRNA的简化核糖体，能催化有限肽键形成。

这一演化过程可概括为：自催化RNA→原始核糖体（纯RNA）→整合辅助蛋白→现代核糖体（RNA-蛋白质复合体）。该理论既解释了”先有鸡还是先有蛋”的悖论，也与分子化石（如rRNA保守性）、实验室重构结果等证据吻合。

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互动社区 · 2025年4月5日 0