我们所知的所有生命都使用完全相同的能量携带分子作为一种“通用细胞燃料”。现在，一项新的研究表明，古老的化学可以解释这种最重要的分子如何最终成为 ATP（三磷酸腺苷）报告。
ATP 是一种有机分子，通过光合作用或细胞呼吸（有机体分解食物的方式）充电，并在每个细胞中使用。每一天，我们将我们自身的体重转化为 ATP。
在上述两个系统中，磷酸盐分子通过称为磷酸化的反应添加到 ADP（二磷酸腺苷）中，从而产生 ATP。
释放相同磷酸盐的反应（在另一个称为水解的过程中）提供了化学能，我们的细胞将其用于无数过程，从大脑信号传导到运动和繁殖。
ATP 如何占据代谢主导地位并取代许多可能的同等物，一直是生物学中长期存在的谜团和研究的焦点。
“我们的结果表明……ATP 作为细胞通用能量货币的出现并不是‘冷冻事故’的结果”，而是源于磷酸化分子的独特相互作用，解释伦敦大学学院（UCL）的进化生物化学家尼克·莱恩（Nick Lane）。
所有生物都使用 ATP 的事实表明，它从生命诞生之初就已经存在，甚至更早，在我们所有有生命物质之前的生命起源条件下。
但研究人员感到困惑的是，当 ATP 具有如此复杂的结构，涉及六种不同的磷酸化反应和从头开始产生它所需的大量能量时，为什么会出现这种情况。
当时就职于伦敦大学学院的生物化学家 Silvana Pinna 及其同事表示：“ATP 中的‘高能’[磷]键并没有什么特别之处。”在他们的论文中。
但他们指出，由于 ATP 还有助于构建我们细胞的遗传信息，因此它可能通过其他途径参与能量使用。
Pinna 和团队怀疑一些其他分子最初一定参与了复杂的磷酸化过程。因此，他们仔细研究了另一种磷酸化分子 AcP，它仍然被细菌和古细菌用于化学物质的代谢，包括磷酸盐和硫酯——一种被认为含量丰富的化学物质在生命之初。
在铁离子 (Fe3+) 存在下，AcP 可以将水中的 ADP 磷酸化为 ATP。在测试其他离子和矿物质催化水中 ATP 形成的能力后，研究人员无法用其他替代金属或磷酸化分子复制这一点。
“非常令人惊讶地发现，该反应在金属离子、磷酸盐供体和底物中与生命仍然使用的分子具有如此选择性，”说品娜。
“事实上，这种情况在温和、适合生命的条件下在水中发生得最好，这对于生命的起源来说确实非常重要。”
这表明，通过 AcP，这些能量储存反应可以在生命起源之前的条件下发生，早于生物生命储存和刺激现在自我延续的 ATP 产生循环。
此外，研究小组解释说，实验表明，益生元 ATP 的产生最有可能发生在淡水中，例如光化学反应和火山喷发可以提供正确的成分组合。
他们指出，虽然这并不能完全排除它在海洋中的发生，但它确实暗示生命的诞生可能需要与陆地的紧密联系。
Pinna 及其同事表示：“我们的研究结果表明，ATP 在生命起源之前的单体世界中已成为通用能量货币，其基础是其在水中的不寻常化学性质。”写。
更重要的是，热液系统中的 pH 梯度可能会造成 ATP 与 ADP 的比例不均匀，从而使 ATP 即使在小分子的生命起源世界中也能驱动工作。
“随着时间的推移，随着合适催化剂的出现，ATP 最终可能取代 AcP 成为普遍存在的磷酸盐供体，并促进氨基酸和核苷酸聚合形成 RNA、DNA 和蛋白质。”解释车道。
这项研究发表于公共科学图书馆生物学。
