复制非生物分子的模板导向过程是利用进化探索化学空间的一步
科学家已经开发出一种纯合成系统，用于将信息从一代复制到下一代。它将编码在单体构建块中的信息从父序列模板序列复制到子序列，这是不与DNA交互的系统中顺序信息的第一次传输。
在寻找具有特定性能和功能的材料时，传统方法采用耗时的试错方法或优化已知材料。然而，如果材料能够像DNA一样进化，“你就可以找到一种方法，选择性地结合具有最佳性能的分子，然后允许它变异，重新选择结合的分子，并经过多次迭代，这样你就可以朝着你想要的性能进化，”他说哈利安德森他是英国牛津大学模板定向合成方面的专家，没有参与这项研究。
“原则上，这是任何需要具有功能的分子的问题的答案，”评论道克里斯托弗·亨特来自英国剑桥大学。现在，亨特的团队已经朝着这一目标迈出了一步，他们采用了一种通用方法，由共价碱基配对系统提供动力，用于复制合成低聚物中的序列信息。
首先，他们生成具有精确的单体构建块序列的母寡聚物。在这种情况下，单体都有一个炔和一个叠氮化物基团，还有一个苯酚或苯甲酸单位。单体上的叠氮化物和炔基允许铜催化环加成反应将它们压缩在一起形成母链，其信息编码为苯酚和苯甲酸单元的序列。现在，父链作为互补序列的模板。母链上的苯酚基被选择性地保护，而酯基配对将苯酚单体连接到母链上的苯甲酸单元上。在酯基配对将苯甲酸单体连接到母链上的苯酚单元上之前，在另一个咔哒反应将主链拉起之前，保护基团被移除。然后水解反应裂解碱基配对相互作用，生成子链。
在之前的模板定向合成研究中，较弱的相互作用(如氢键)或可逆的超分子过程(如动态共价化学)将单体构建块和模板链结合在一起。“这种方法的新颖和有趣之处在于使用共价键来取代传统的DNA碱基配对，”他说史蒂文·齐默尔曼他在美国伊利诺伊大学研究超分子聚合物化学。
这个过程确实会产生一些副产品。17%是一个打乱的序列。亨特说:“一点点的混乱正是进化所需要的，因为你可以在引入少量变异的情况下保持已有的信息。”安德森补充说:“无序耦合产生的混乱副产品说明了高效传递信息所需要的非常高的组织水平。”
亨特说:“我们并没有真正尝试优化酯基配对系统。”“我们的总体目标是在复制过程中不丢失信息。很容易就能看出你会犯什么错误，所以把高保真度放在第一位才是真正的目标。”
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