Cell：地球生命起源新假说？ 磷酸盐

顾汉现

Cell：地球生命起源新假说？

来源：生物谷 2017-03-07 11:22

2017年3月7日 生物谷BIOON/ --进化仿佛是许多"鸡与蛋"的问题的合集，不过，其中最有意思的一个问题是"在核酸出现之前，地球上是否有生命的存在？"

如今，研究者们发现了磷元素出现之前的最早的生化反应。众所周知，磷元素是遗传物质核酸的必要组成元素。也就是说，在核酸生命出现之前，地球上就已经出现了代谢反应。

来自波士顿大学以及MIT的科学家们发现了一系列不需要磷元素参与的生化代谢通路。这一发现无疑填补了我们对引发地球生命起源的复杂生化反应的认知。

我们如今对生命的理解是基于复杂的化学反应，这一化学反应不仅需要模板用于复制，而且需要足够的能量将其从简单的化学分子组成有序的复合体。

那么首先我们需要面临一个问题：究竟哪一个新进化出来？单个化学代码的复杂度，还是将简单的化合物通过吸收能量转变为复杂高级有机物的反应呢？

在RNA假说中，RNA链应该是最早的生命的前体。这一多聚物不仅包含了丰富的信息，而且本身就是一个化学机器。

但这一假说的问题在于，RNA本身并不具有能量，它需要借助外部的力量才能完成代谢反应。

不仅如此，RNA分子中含有磷元素，而这一分子通常情况下难以进入有机世界中。

其它的生命早期形式的假说认为早期的代谢机器已经能够从环境中吸收能量，以热或光的形式。并将其通过化学反应储存在有机物种。

最终，这些最原始的代谢反应与RNA结合在一起，历经漫长时间的演化，最终形成了我们所认为的最早的细胞。

然而，在现代物种中代谢极度以来不ATP以及NADP等小分子能量载体，而这些载体仍然含有磷元素，这就回到了最初的困扰。

而研究者们最近找到的新的代谢途径，该途径依赖于硫元素完成代谢反应，而硫元素则是数十亿年来富集于地球海洋中的元素类型。

关于硫元素是早期生命代谢的中心元素这一想法已经不算新鲜，20世纪早期的德国生化学家就提出硫化铁或硫化镍能够催化深海火山中的碳元素固定反应。他将其称为最早的有机形式。

这一说法固然可信，但还是需要直接的证据加以证明。

对此，研究者们利用系统生物学的手段对进化历史上的生物化学反应进行系统性地分析，并且在发现了深海中富含的八种不含磷元素的化合物。

之后，通过数学计算的方法进行了模拟代谢反应，并加入了硫化铁等无机物，希望得到尽可能多的反应结果。

结果显示，模拟分析得到了315种化学反应，涵盖260种代谢物。其中包括许多对生命必须的物质，例如核酸以及脂肪酸等等。这一研究结果能够进一步扩展我们对于早期生命起源的理解。

相关结果发表在《cell》杂志上。（生物谷Bioon.com）

新闻出处：Scientists Have a New Explanation for How Life Could Have Evolved on Earth

原始出处：Goldford, J.E., et al., Remnants of an Ancient Metabolism without Phosphate. Cell.

http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)30133-2

http://news.bioon.com/article/6699313.html

顾汉现

Cell：地球生命起源新假说？ 磷酸盐2

（图片摘自www.sciencealert.com）