北京時間12月6日消息，據(jù)國外媒體報道，40億年前，地球上覆蓋著一層污泥般的物質，充斥著原始分子、氣體和礦物質，這些都與生物的定義相去甚遠。然后不知為何，就在這鍋史前大雜燴中，突然出現(xiàn)了生命的關鍵組件——蛋白質、糖類、氨基酸、細胞壁等。在接下來的幾十億年中，這些物質將不斷組合，最終形成第一批地球生命。
許多化學家投入畢生精力，試圖弄清生命起源時的化學與環(huán)境條件。但地質記錄提供的線索寥寥，他們便親自合成幾十億年前也許存在的簡單分子，測試這些遠古時期的“酶”能否將史前原材料轉化為生命必備要素。
斯克利普斯研究所的一群化學家近期發(fā)表報告稱，他們找到了一種簡單、原始的酶，可以與早期催化劑反應，形成部分生命關鍵要素，如為細胞提供能量的短鏈氨基酸、構成細胞壁的脂質、以及儲存遺傳信息的核苷酸等。
拉曼納拉亞南·克利什納莫迪（Ramanarayanan Krishnamurthy）是斯克利普斯研究所的一名化學副教授，以及此次論文的主要作者。多年來，他的實驗室一直在對一種名叫DAP的合成酶進行實驗，該物質可推動磷酸化。磷酸化指在某分子上添加一個磷酸基團，是一項至關重要的化學反應過程。沒有磷酸化，也就沒有了生命。
“無論是現(xiàn)代生命還是30億年前的生命，都以大量磷酸化反應為基礎?！笨死布{莫迪指出，“你體內的RNA、DNA、以及眾多生物分子都是磷酸化的產物。糖類、氨基酸和蛋白質也不例外。”
促發(fā)磷酸化反應的酶名為蛋白激酶。它們利用磷酸化反應，向細胞發(fā)出分裂指令，并增加某種蛋白質的合成，從而啟動DNA鏈解旋或RNA形成?？死布{莫迪相信，DAP也許就是首批開啟磷酸化反應的原始蛋白激酶之一。
為驗證這一理論，克利什納莫迪和同事們在實驗室中模擬了地球早期環(huán)境，采用水和泥漿兩種基底，并分別調節(jié)至不同酸堿度水平。他們將DAP酶與不同濃度的鎂、鋅、以及一種名為咪唑的化合物相結合，其中咪唑作為催化劑，可加速反應進程，但整個反應仍需持續(xù)數(shù)周、有時甚至數(shù)月之久。
要想驗證DAP的效果，它必須能成功激發(fā)磷酸化反應，在相似條件下形成簡單的核苷酸、肽、以及細胞壁。此前被認為可能與生命起源有關的酶只有在差別巨大的化學與環(huán)境條件下才能催生特定結構的磷酸化反應。而克利什納莫迪發(fā)現(xiàn)，DAP能夠勝任全部任務，先是完成了四種RNA核苷酸的磷酸化，接著是類似RNA的短鏈，再然后則是脂肪酸、脂類和肽鏈。
這是否意味著DAP便是將隨手拈來的物質轉化成生命的“神來之筆”呢？克利什納莫迪稱并不盡然。
“我們最多只能證明，簡單化學物質在合適的條件下可以促發(fā)進一步化學反應，這也許會產生類似生物的物質。但我們不能斷言這就是早期地球生命的起源方式?！?/p>
首先，克利什納莫迪根本無法證明40億年前的地球上存在DAP。他在實驗室中合成這種分子，只是為了解決在潮濕的早期地球環(huán)境中產生硫酸化反應的基本難點之一。想要更多硫酸化反應，就必須在該過程中去除水分子。
“在四周都是水的情況下，你要怎么使某個分子脫水呢？”克利什納莫迪反問道，“從熱力學角度來看，這是一件極難實現(xiàn)的任務?！?/p>
而DAP設法繞過了這個問題，因為它從分子中去除的是氨、而不是水。
克利什納莫迪正與地質化學家合作，尋找DAP在遠古時期的起源。如富含磷酸鹽的巖漿流與空氣中的氨氣反應，或許能產生DAP。此外，DAP也可能來自含有磷酸鹽的礦物質。它還可能起源于某顆遙遠的恒星，由隕石帶到了地球上。
但有一點很清楚：若沒有DAP或某種類似物質的功勞，地球也許至今仍是一片毫無生機的沼澤地。
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