斯皮格尔曼怪

斯皮格尔曼怪是一种仅由218个核苷酸组成的RNA链，可被RNA依赖的RNA聚合酶（也称为Qβ复制酶）复制。它以其创造者索尔·斯皮格尔曼命名，于1965年被首次提出。

发现过程

斯皮格尔曼将一种简单的RNA病毒——Qβ噬菌体的RNA引入含有Qβ复制酶、游离核苷酸和盐类的溶液中。在这种环境下，RNA开始复制。^[1]^[2]

随后，斯皮格尔曼取出部分复制产物，转移到另一个新鲜试管中，重复这一过程。^[3] 由于较短的RNA链能够更快复制，选择压力使RNA链不断缩短。经过74代演化，原始约4500核苷酸的RNA最终退化为仅218个碱基的“微型基因组”，在该非自然体系中复制速度极快。

曼弗雷德·埃根（Manfred Eigen）实验室的M. Sumper与R. Luce重复了该实验，但在体系中只加入游离核苷酸和Qβ复制酶，没有外源RNA。他们发现，在适当条件下，Qβ复制酶能够自发合成RNA，并演化成与斯皮格尔曼怪相似的形式。^[4]

后来，埃根进一步发展此体系，使用HIV-1逆转录酶与T7 RNA聚合酶的组合，将最小所需碱基数降至48或54，以满足复制酶的结合需求。^[5]^[6]

^ Spiegelman, S.; Haruna, I.; Holland, I. B.; Beaudreau, G.; Mills, D. The Synthesis of a Self-propagating and Infectious Nucleic Acid with a Purified Enzyme. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1965, 54 (3): 919–927. PMC 219765 . PMID 5217468. doi:10.1073/pnas.54.3.919.
^ Mills, D. R.; Peterson, R. L.; Spiegelman, S. An extracellular Darwinian experiment with a self-duplicating nucleic acid molecule. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1967, 58 (1): 217–224. PMC 335620 . PMID 5231602. doi:10.1073/pnas.58.1.217.
^ Kacian, D. L.; Mills, D. R.; Kramer, F. R.; Spiegelman, S. A Replicating RNA Molecule Suitable for a Detailed Analysis of Extracellular Evolution and Replication. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1972, 69 (10): 3038–3042. PMC 389702 . PMID 4507621. doi:10.1073/pnas.69.10.3038.
^ Sumper, M.; Luce, R. Evidence for de novo production of self-replicating and environmentally adapted RNA structures by bacteriophage Qbeta replicase. Proceedings of the National Academy of Sciences. 1975, 72 (1): 162–166. PMC 432262 . PMID 1054493. doi:10.1073/pnas.72.1.162.
^ Oehlenschläger, F.; Eigen, M. 30 Years Later – a New Approach to Sol Spiegelman's and Leslie Orgel's in vitro Evolutionary Studies. Origins of Life and Evolution of Biospheres. 1997, 27 (5–6): 437–457. PMID 9394469. doi:10.1023/A:1006501326129.
^ Dawkins, Richard; Wong, Yan. The Ancestor's Tale. Houghton Mifflin Harcourt. 2016. ISBN 978-0544859937.