大约 40 亿年前,各种复杂的有机化合物从单纯的碳汤变成了复制生物化学? 地球上生命的第一步。
几十年来,这些步骤的顺序一直是争论的焦点。 现在,最近关于常见蛋白质结构的发现可能有助于打破平衡,让我们更接近地了解我们是如何来到这里的。
苏黎世瑞士联邦理工学院 (ETH) 的研究人员证明,短链淀粉样蛋白结构可以指导氨基酸的选择来构建更多的淀粉样蛋白。
如果淀粉样蛋白这个词听起来不熟悉,那么它们是一种蛋白质结构,在自然界中越来越多地被发现。
它如此常见的部分原因是淀粉样蛋白有一种特殊的扭结,称为交叉? 折叠——这使得它能够粘在一起形成长而薄的结构,称为原纤维。
您可能已经遇到过它们与疾病 ? 这种“粘性”有时会导致β淀粉样蛋白团块聚集在大脑中并导致神经组织退化。
事实上,正是这种结块并导致疾病的倾向,使得科学家长期以来认为淀粉样蛋白是一种生物畸变。
但现在看来,它的才能实际上可能为数十亿年前生命本身的启动做出了贡献。
就在两年前ETH 团队发现,肽是比典型蛋白质短的氨基酸链(在本例中仅为 5 到 14 个单位长),在硫化羰存在的情况下可以自发形成淀粉样蛋白结构。
由淀粉样蛋白组成的纤维已经被显示出类似酶的催化剂作用,促使科学家们想知道它们在古代地球上可能形成的可能性是否在细胞出现之前的日子里帮助其他有机化合物聚集在一起。
在这里,研究人员通过研究淀粉样蛋白序列是否也可能催化其他肽的构建,将他们的假设更进一步。
该团队设计了相当于 DNA 引物链的淀粉样蛋白序列,并将它们与选定数量的其他氨基酸和一些辅助化学物质混合。
通过将产生这些混合物的肽序列与缺乏设计的“引物”淀粉样蛋白结构的肽序列进行比较,研究人员发现其中含有淀粉样蛋白具有巨大的优势。
“这种能力也可能适用于淀粉样蛋白本身?这意味着分子可以自我复制,”化学家罗兰·里克说。
归根结底,生命之所以特别,是因为它有能力复制不完美的自身。 制作足够的副本,有些下次会做得更好。
如果我们倒转时钟,我们最终会遇到一个棘手的问题: 最简单的生命形式是像今天一样基于复制核酸链,还是复制蛋白质片段?
两者都受益于催化剂——有助于加速整个过程的化合物。
'的支持者RNA世界假设指出 RNA 的物理特性可以充当原始催化剂,使用 RNA 机器构建越来越好的核苷酸序列,直到稍后可以招募氨基酸。
我们知道类似 RNA 的碱基出现在大约 40 亿年前。 但已经有关于可用性的问题构建分子所需的关键元素,导致其他人想知道我们是否应该俯视其他路径。
如果有人能够展示氨基酸如何形成并帮助产生新的肽,自我复制的蛋白质片段将为核苷酸化学铺平道路——而淀粉样蛋白可能是一个答案。
“此外,淀粉样蛋白比早期的核酸聚合物稳定得多,而且与已知催化 RNA 的复杂性相比,它们的非生物合成途径要简单得多。”研究员杰森·格林沃尔德说。
公平地说,这些都是高度受控的实验室条件。 从调整蛋白质到创造生命,这是一个飞跃。
但原则是——形状像淀粉样蛋白的短肽序列能够加速相似氨基酸序列的生成。
与生物学中的大多数事物一样,生物化学的起源不太可能简单。 代谢过程、RNA 生成和淀粉样蛋白复制都可能竞争、冲突和混合,形成原始生化探戈中的第一个生命。
“我们永远无法证明哪一个是正确的?要做到这一点,我们就必须倒转过去 4 到 45 亿年的进化,”里克说。
“然而,我们怀疑这不是一个,而是涉及生命创造的各种前体分子的多个分子过程。”
这项研究发表于自然通讯。