计算机系古生物学,超级计算机模拟生命起源

核酸在生命起源中起到怎样的作用？美国能源部橡树岭国家实验室(Oak Ridge National Laboratory)利用超级计算机模拟为人名给出了答案。

核糖酶控制有机化学反应的进行

橡树岭国家实验室的分子生物物理中心负责人，田纳西大学董事长J.Smith领导的研究小组，通过计算机分子动力学模拟，探讨核糖核酸或RNA是如何通过有机化学反应演化出早期生命形式的。

称为核糖酶(ribozyme)的RNA能够储存遗传信息，同时又能对化学反应起催化作用，它是形成生命所必须的。研究小组重点研究的正是一种广泛运用在有机化学中，在实验室培养的核糖酶Diels-Alder反应。

Smith说：“生命是由复杂的分子形成的。如果一种核糖酶能够经过Diels-Alder有机化学反应建立足够复杂的分子，那么类似这样的核糖酶就有可能形成创作生命的基石。”

研究小组同时还从理论上解释了为什么核糖酶Diels-Alder反应需要镁的参与。通过计算机模拟核糖酶的内部运动，研究者能够清楚地捕捉到其在快速反应中的具体细节。

Smith说：“这些都是常规静态的实验技术方法无法实现的，计算机模拟可以深入到生物系统的内部。因为生物系统的内部结构时刻发生着变化，仿真模拟就是了解其动态面貌的一种很好的方法。”

Smith进步一解释：“我们的计算结果能够显示出核糖酶的内部动态，包括一个像“口”一样的活动中心，它能够通过打开和关闭控制有机化学反应。而镁离子的浓度能够直接影响核糖酶的行为。当缺少镁离子的时候，活动中心的“口”关闭，基质无法进去，反应无法进行；而一旦镁离子与核糖酶某一特殊位置结合，活动中心的“口”就能保持打开。”

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