有關生命起源的分子語言成功重建

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加拿大蒙特利爾大學科學家開創性地重建了生命起源的兩種分子語言，并進行了數學驗證。《美國化學會志》最新發表的這一突破，為納米技術的發展打開了新的大門，其應用范圍包括生物傳感、藥物輸送和分子成像。

插圖描繪了生命起源的兩種分子語言。相同的白色分子，表示為鎖，通過變構（頂部）或多價（底部）被激活。變構激活劑（青色）誘導鎖的構象變化，而多價激活劑提供鎖的缺失部分，兩者都可以通過鑰匙激活（粉紅色）。圖片來源：凱特琳·穆尼/穆尼醫療媒體

人們可以把生物體看成由數十億個納米機器和納米結構所組成的，這些納米機器和結構之間的通信，能創建移動、思考、生存和繁殖等等諸多高階行為。

生命出現的關鍵正依賴于分子語言（信號機制）的發展，這確保了生物體中的所有分子能夠協同工作。而隨著人類進入納米技術時代，許多科學家認為，設計更復雜、更有用的人工納米系統的關鍵，取決于人們理解和利用分子語言的能力。

一種眾所周知的分子語言就是變構，其機制是“鎖和鑰匙”：一個分子結合并修改另一個分子的結構，指導它觸發或抑制活動。

另一種鮮為人知的分子語言是多價，也稱為螯合效應。它就像一個謎題：當一個分子與另一個分子結合時，它通過簡單地增加其結合界面，促進（或不促進）第三個分子的結合。

在所有生物體的所有分子系統中，都觀察到了這兩種語言。此次，研究人員提出了創建基于DNA的分子系統的想法，該系統可使用兩種語言發揮作用。團隊以一種簡單的數學方程很好地描述了這兩種語言，從而解開了參數和設計規則，實現編程納米系統內分子之間的通信。

憑借該新成果，團隊設計并制造了可編程抗體傳感器，該傳感器可檢測不同濃度范圍內的抗體。與此同時，這一發現還揭示了為什么天然系統會選擇其中一種分子語言而不是另一種的原理。

（來源：科技日報）

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