王志军 2006年10月07日 14:12
DNA简洁别致的结构（糖-磷酸盐链形成“轨道”状，氧-氮组成阶梯将两边连接起来形成旋转梯形）就像一位多才多艺的雕塑家的作品。我们对由随机化学反应所形成的优美、蜿蜒的DNA双螺旋结构仍然处于原始的认识中，DNA及其姊妹RNA是如何自然形成的仍然是最大的科学谜团之一。
据美国媒体每日科学消息，范德比尔特生物学家马丁·伊格里博士不是简单地研究这些分子，而是想搞清楚为什么这些分子是这样形成的生物学教授伊格里说：这些分子是进化的结果。它们不知道什么原因形成了，又不知道什么特别的原因进行了优化。作为化学家有一种想要分析这些分子起源的感觉。 特别感到好奇的是，DNA和RNA为何要在它们的“骨架”中结合五个碳的糖而不是像葡萄糖那样是六个碳的糖？这是一种更普遍现象吗？伊格里为此探索了13年。
最近，伊格里和他的同事揭开了DNA“糖”的秘密。他们在《美国化学学会》杂志上发表了人工DNA 在X线下的晶体结构，这是一个人工模拟DNA，通常的五碳糖被替换成了六个碳的糖。通过改变形成DNA骨架的糖的结构，研究人员可以制作并实验DNA的变体。天然的DNA变体可能是DNA在完成最终结构前的存在形式。这些变体可以解释为什么DNA的遗传体系较其它的可能形式更有优势。如果能从化学或功能上改变这些分子，就可以知道它们中哪些部分是特殊的、为什么它们是最佳的以及为什么它们优于其它形式。
尽管在1992年就首次人工合成了DNA，但一直没有它的详细分子结构形态。伊格里的高分辨结构为解答为什么DNA是这种结构这一疑问提供了答案。虽然人工DNA在结构上与天然DNA 有很多相似，也比天然DNA更稳定，但也有许多不同之处，它看上去像一条“缓慢扭转的带子”，而天然DNA像急速盘旋的梯子。
伊格里的分子结构还证明，人工DNA在碱基结合时更具机动性。正常DNA碱基遵循相对严格的结合顺序：鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）结合，腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）结合。在“沃森-克里克”碱基配对中，G-C结合较A-T或其它结合要稳定。在人工DNA中，沃森-克里克碱基配对规则发生了改变。例如，G-C近似于G-G或A-A，因此人工DNA有更多样的配对体系，是骨架中糖的性质影响了配对规则。
尽管人工DNA表现出碱基配对的多样化和热动力稳定性，但它分子结构的其它特性将它排除在有生命力的遗传体系之外。例如，它不能与其它核酸配对，而DNA和RNA能够而且必须互相配对；在倾斜角度上，人工DNA糖支架与碱基之间形成的配对梯阶需要严格按照逆平行排列，而DNA是平行方向排列；人工DNA梯级之间不规则的空间使其不能有统一的DNA结构来储存遗传信息。这一发现证明，羟基化的六碳糖不能形成像天然DNA那样具有有效承载遗传信息的稳定的碱基配对体系。六碳结构含有太多原子，体积太庞大。
结构上的新认识是许多学科探寻地球生命起源的基础核心。假如DNA和RNA片段不是以这种形式结合形成的，我们所知道的生命将不会存在。
