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科学家发现可能引发地球生命的化学反应

  • 2023-03-14
  • Scien

在地球历史的早期有一个关键点,有机分子混合物之间的化学反应开始从内部驱动,形成我们可能开始认为是生物的东西。

第一个代谢反应到底是什么样子仍然是一个猜测领域。它必须足够简单,能够从可能已经存在的各种组件中产生,但仍然足够有效,可以充当环境变化的催化剂。

现在,来自美国罗格斯大学和纽约城市学院的一组研究人员发现了一种蛋白质,它可能在我们所知的生命开始过程中发挥了至关重要的作用——一种简单的蛋白质肽他们叫五分钱。

这并不是对知名人士的致敬加拿大摇滚乐队,而是指蛋白质的主链,由一条氨基酸链和两个与一对镍原子键合的氮原子组成。

这一发现不仅可以为地球上生命开始的方式提供更多线索,还可以为天文学家在这些基本化学成分刚刚开始形成的其他行星上寻找生命提供另一条线索。

五镍背肽的渲染图,其中氮原子(蓝色)与两个镍原子(橙色)相连。 (南达实验室)

“科学家相信,在 3.5 至 38 亿年前的某个时候,存在一个转折点,它启动了从生命前化学(生命之前的分子)到生命生物系统的变化,”说来自新泽西州罗格斯大学的生物化学家和分子生物学家 Vikas Nanda。

“我们相信这种变化是由一些小的前体蛋白引发的,它们在古代代谢反应中执行关键步骤。我们认为我们已经找到了这些先驱肽之一。”

为了实现最终的肽设计,科学家们从现代蛋白质开始,这些蛋白质为代谢过程提供动力,而代谢过程对于驱动如此多的生化反应至关重要。古代蛋白质会简单得多,因此这些蛋白质随后被分解成最基本的部分。

一系列实验产生了五分镍矿作为一种可能的候选者,因为它们足够简单,可以在生命起源之前的地球上形成,但也足够复杂,可以从环境中获取能量并利用它做一些事情。它总共使用13种氨基酸;这些分子通常被描述为蛋白质乃至生命本身的“构建模块”。

在这个基本支架上,两个镍原子可以附着并反映镍铁基团的基本活性[NiFe]氢化酶和镍镍簇乙酰辅酶A合酶,两种古老的蛋白质至今仍在新陈代谢中发挥着重要作用。

在我们星球上最初的海洋中,镍是一种丰富的金属。至关重要的是,当与肽结合时,镍原子充当释放氢气的催化剂,氢气在数十亿年前可能是重要的能源来源。至关重要的是,该团队能够展示实验室中运行的所有这些流程。

“这很重要,因为虽然有很多关于生命起源的理论,但对这些想法的实际实验室测试却很少,”说难陀。

如果五分镍币在地球上生命的起源中发挥了重要作用,那么我们有理由假设它也可能在其他行星上形成——也许是在那些进化过程不像我们那么远的行星上。

研究人员利用所谓的生物特征来寻找宇宙中更远的生命,这些化学痕迹可能表明生物体的存在或可能正在发育。 Nickelback 可能会被添加到生物特征列表中。

回顾地球上生命的起源并不容易,但通过一些巧妙的技术从今天开始回溯,我们逐渐首先了解复杂的生命是如何形成的。

“这项工作表明,简单的蛋白质代谢酶不仅是可能的,而且它们非常稳定且非常活跃——这使它们成为生命的合理起点。”说难陀。

该研究发表于科学进步。

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