北京時(shí)間12月6日消息，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，40億年前，地球上覆蓋著一層污泥般的物質(zhì)，充斥著原始分子、氣體和礦物質(zhì)，這些都與生物的定義相去甚遠(yuǎn)。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(guān)鍵組件——蛋白質(zhì)、糖類、氨基酸、細(xì)胞壁等。在接下來(lái)的幾十億年中，這些物質(zhì)將不斷組合，最終形成第一批地球生命。
許多化學(xué)家投入畢生精力，試圖弄清生命起源時(shí)的化學(xué)與環(huán)境條件。但地質(zhì)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(jiǎn)單分子，測(cè)試這些遠(yuǎn)古時(shí)期的“酶”能否將史前原材料轉(zhuǎn)化為生命必備要素。
斯克利普斯研究所的一群化學(xué)家近期發(fā)表報(bào)告稱，他們找到了一種簡(jiǎn)單、原始的酶，可以與早期催化劑反應(yīng)，形成部分生命關(guān)鍵要素，如為細(xì)胞提供能量的短鏈氨基酸、構(gòu)成細(xì)胞壁的脂質(zhì)、以及儲(chǔ)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(xué)副教授，以及此次論文的主要作者。多年來(lái)，他的實(shí)驗(yàn)室一直在對(duì)一種名叫DAP的合成酶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，該物質(zhì)可推動(dòng)磷酸化。磷酸化指在某分子上添加一個(gè)磷酸基團(tuán)，是一項(xiàng)至關(guān)重要的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。沒有磷酸化，也就沒有了生命。
“無(wú)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(yīng)為基礎(chǔ)?！笨死布{莫迪指出，“你體內(nèi)的RNA、DNA、以及眾多生物分子都是磷酸化的產(chǎn)物。糖類、氨基酸和蛋白質(zhì)也不例外?！?/p>
促發(fā)磷酸化反應(yīng)的酶名為蛋白激酶。它們利用磷酸化反應(yīng)，向細(xì)胞發(fā)出分裂指令，并增加某種蛋白質(zhì)的合成，從而啟動(dòng)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(yīng)的原始蛋白激酶之一。
為驗(yàn)證這一理論，克利什納莫迪和同事們?cè)趯?shí)驗(yàn)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(diào)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(jié)合，其中咪唑作為催化劑，可加速反應(yīng)進(jìn)程，但整個(gè)反應(yīng)仍需持續(xù)數(shù)周、有時(shí)甚至數(shù)月之久。
要想驗(yàn)證DAP的效果，它必須能成功激發(fā)磷酸化反應(yīng)，在相似條件下形成簡(jiǎn)單的核苷酸、肽、以及細(xì)胞壁。此前被認(rèn)為可能與生命起源有關(guān)的酶只有在差別巨大的化學(xué)與環(huán)境條件下才能催生特定結(jié)構(gòu)的磷酸化反應(yīng)。而克利什納莫迪發(fā)現(xiàn)，DAP能夠勝任全部任務(wù)，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(lái)的物質(zhì)轉(zhuǎn)化成生命的“神來(lái)之筆”呢？克利什納莫迪稱并不盡然。
“我們最多只能證明，簡(jiǎn)單化學(xué)物質(zhì)在合適的條件下可以促發(fā)進(jìn)一步化學(xué)反應(yīng)，這也許會(huì)產(chǎn)生類似生物的物質(zhì)。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(wú)法證明40億年前的地球上存在DAP。他在實(shí)驗(yàn)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(chǎn)生硫酸化反應(yīng)的基本難點(diǎn)之一。想要更多硫酸化反應(yīng)，就必須在該過(guò)程中去除水分子。
“在四周都是水的情況下，你要怎么使某個(gè)分子脫水呢？”克利什納莫迪反問(wèn)道，“從熱力學(xué)角度來(lái)看，這是一件極難實(shí)現(xiàn)的任務(wù)?！?/p>
而DAP設(shè)法繞過(guò)了這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)樗鼜姆肿又腥コ氖前?、而不是水?/p>
克利什納莫迪正與地質(zhì)化學(xué)家合作，尋找DAP在遠(yuǎn)古時(shí)期的起源。如富含磷酸鹽的巖漿流與空氣中的氨氣反應(yīng)，或許能產(chǎn)生DAP。此外，DAP也可能來(lái)自含有磷酸鹽的礦物質(zhì)。它還可能起源于某顆遙遠(yuǎn)的恒星，由隕石帶到了地球上。
但有一點(diǎn)很清楚：若沒有DAP或某種類似物質(zhì)的功勞，地球也許至今仍是一片毫無(wú)生機(jī)的沼澤地。
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