科學(xué)家鑒定出可能激發(fā)地球生命的物質(zhì)

羅格斯大學(xué)的一組科學(xué)家致力于查明新陳代謝的原始起源——一組最初為地球上的生命提供動(dòng)力的核心化學(xué)反應(yīng)——已經(jīng)確定了一種蛋白質(zhì)的一部分，這種蛋白質(zhì)可以為科學(xué)家提供線索，以檢測(cè)即將產(chǎn)生生命的行星。

羅格斯大學(xué)高級(jí)生物技術(shù)與醫(yī)學(xué)中心(CABM)的研究員維卡斯·南達(dá)(VikasNanda)表示，這項(xiàng)發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》(ScienceAdvances)雜志上的研究對(duì)尋找地外生命具有重要意義，因?yàn)樗鼮檠芯咳藛T提供了一條新的尋找線索。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究，羅格斯大學(xué)的科學(xué)家表示，最有可能啟動(dòng)生命的化學(xué)候選物之一是一種具有兩個(gè)鎳原子的簡(jiǎn)單肽，他們稱(chēng)之為“Nickelback”并不是因?yàn)樗c加拿大搖滾樂(lè)隊(duì)有任何關(guān)系，而是因?yàn)樗闹麈湹渔I合兩個(gè)關(guān)鍵的鎳原子。肽是蛋白質(zhì)的組成部分，由一些稱(chēng)為氨基酸的基本構(gòu)件組成。

“科學(xué)家們認(rèn)為，在3.5到38億年前的某個(gè)時(shí)候，出現(xiàn)了一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，它啟動(dòng)了從生命起源前的化學(xué)——生命之前的分子——到活的生物系統(tǒng)的轉(zhuǎn)變，”Nanda說(shuō)。“我們相信這種變化是由一些小的前體蛋白引發(fā)的，這些前體蛋白在古老的代謝反應(yīng)中執(zhí)行關(guān)鍵步驟。我們認(rèn)為我們已經(jīng)找到了這些‘先驅(qū)肽’中的一種。”

進(jìn)行這項(xiàng)研究的科學(xué)家是羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的名為地球圈和微生物祖先納米機(jī)器進(jìn)化(ENIGMA)的團(tuán)隊(duì)的一部分，該團(tuán)隊(duì)是美國(guó)宇航局天體生物學(xué)計(jì)劃的一部分。研究人員正在尋求了解蛋白質(zhì)如何進(jìn)化成為地球上生命的主要催化劑。

當(dāng)用望遠(yuǎn)鏡和探測(cè)器在宇宙中搜尋過(guò)去、現(xiàn)在或正在出現(xiàn)的生命跡象時(shí)，美國(guó)宇航局的科學(xué)家們正在尋找已知是生命預(yù)兆的特定“生物特征”。Nanda說(shuō)，像五分錢(qián)這樣的肽可能成為NASA用來(lái)檢測(cè)即將產(chǎn)生生命的行星的最新生物特征。

研究人員推斷，一種原始的激發(fā)化學(xué)物質(zhì)需要足夠簡(jiǎn)單，才能在益生元湯中自發(fā)組裝。但它必須具有足夠的化學(xué)活性才能擁有從環(huán)境中獲取能量以驅(qū)動(dòng)生化過(guò)程的潛力。

為此，研究人員采用了一種“還原論”方法：他們首先檢查已知與代謝過(guò)程相關(guān)的現(xiàn)有當(dāng)代蛋白質(zhì)。由于知道這些蛋白質(zhì)太復(fù)雜而無(wú)法在早期出現(xiàn)，他們將它們簡(jiǎn)化為基本結(jié)構(gòu)。

經(jīng)過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)后，研究人員得出結(jié)論，最佳候選者是Nickelback。該肽由13個(gè)氨基酸組成并結(jié)合兩個(gè)鎳離子。

他們推斷，鎳是早期海洋中儲(chǔ)量豐富的金屬。當(dāng)與肽結(jié)合時(shí)，鎳原子成為有效的催化劑，吸引額外的質(zhì)子和電子并產(chǎn)生氫氣。研究人員推斷，氫在早期地球上也更為豐富，并且可能是推動(dòng)新陳代謝的重要能量來(lái)源。

“這很重要，因?yàn)殡m然有許多關(guān)于生命起源的理論，但對(duì)這些想法進(jìn)行實(shí)際實(shí)驗(yàn)室測(cè)試的卻很少，”南達(dá)說(shuō)。“這項(xiàng)工作表明，不僅簡(jiǎn)單的蛋白質(zhì)代謝酶是可能的，而且它們非常穩(wěn)定且非常活躍——使它們成為生命的合理起點(diǎn)。”

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