研究:某些病毒DNA內發現第五種鹼基

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【大紀元2021年08月01日訊】(大紀元記者李少維編譯報導)腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鳥嘌呤(G)和胞嘧啶(C)是人們熟悉的四種鹼基,它們互相組成鹼基對構成DNA、RNA等各種承載遺傳信息的化學結構。近年來,科學家發現好幾種噬菌體病毒的DNA裡面都有第五種鹼基,代替常見的A鹼基與其它鹼基組合成對。

今年4月30日同時發表於《科學》(Science)期刊的三篇論文,揭開了這個神秘的新鹼基的部分面紗。噬菌體是一類擅長感染細菌的病毒而得此名。科學家估計,擁有這第五種鹼基的病毒,更能抵抗宿主細菌的防禦,讓自己更強勢地在宿主細菌體內繁衍。

早在1977年,一些科學家第一次發現一種感染藍藻的噬菌體(簡稱噬藍體)的DNA內有一種特別的鹼基,他們把它命名為Z鹼基。由於它如此罕見,科學家以為這是一個特例罷了。這方面的研究也被擱置。

直到2015年,另一些科學家發現多種噬菌體都有這種特別的鹼基,比如一種感染弧菌的噬菌體。弧菌是革蘭氏陰性菌的一種,比藍藻菌常見得多。隨著今年這三篇論文的發表,很多科學家終於意識到這種Z鹼基背後的因素恐怕沒那麼簡單。

首先,他們發現Z鹼基總是代替A鹼基與T鹼基形成T-Z鹼基對。但是Z鹼基能夠與T鹼基形成3個綁定氫鍵,比A鹼基多,A鹼基和T鹼基只形成2個綁定氫鍵。

另外,關於Z鹼基在地球上存在的時間也讓研究者們感到意外。有的科學家稱Z鹼基是「外星來的」基因物質,但是新研究發現它們從遠古時期就在地球上與各種生命一起演化至今。

美國埃默里大學(Emory University)的生物物理學家鄧拉普(David Dunlap)告訴科學家(The Scientist)雜誌:「在古生物歷史上它們可追溯到很久以前,這太令人震驚。它們與各種生物平行演化了很長時間。1977年噬藍體的發現,看起來像是偶爾出現的特例並不引人關注,但是現在的研究明確顯示,原來這些病毒一直在那裡,比我們以為的更常見。」

最後,其中一份研究還發現,這類帶有Z鹼基的噬菌體含有一種生物酶,能夠保護Z鹼基,阻止噬菌體DNA結合A鹼基。鄧拉普對此解釋說:「如果你想成為一個含Z鹼基的基因組,你就要消滅競爭者。」

研究人員發現,這種生物酶使得噬菌體更強勢,不容易被宿主細菌降解。他們認為,了解這一機制有助於進一步提升利用噬菌體治療某些細菌感染的效果。

另一份4月23日發表於《自然·通訊》(Nature Communications)的研究也探討了這個議題。其作者之一法國巴斯德研究院(Institut Pasteur)的卡明斯基(Pierre Alexandre Kaminski)說:「還有很多問題沒有答案。其中最難回答的一個問題是,這個機制(含有Z鹼基)是什麼時候開始的?是先有A鹼基還是先有Z鹼基?」 ◇

責任編輯:李玲

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