数十亿年前地球生命如何开始？化学家们这么说
数十亿年前地球生命如何开始？化学家们这么说
（化石网cnfossil.com）据参考消息网：美国《华盛顿邮报》网站2月29日报道，长期以来，人们绞尽脑汁，试图理解数十亿年前地球形成后生命是如何开始的。现在，通过在实验室中创造出一种对所有生命都必不可少的复杂化合物，化学家们部分解开了这个谜题。
就像制作蛋糕配料一样，研究人员成功制造出一种对所有活细胞的新陈代谢都至关重要的化合物，这种化合物对能量的产生和调节必不可少。这一方法涉及可能存在于早期地球上的较简单分子，这些分子在几个月里于室温下结合在一起。
这项发现支持了关于生命的许多关键要素可能在早期同时形成并结合成活细胞的观点。
该研究论文的资深作者马修·鲍纳说：“为什么会有生命？为什么化学规则意味着这里的生命是这个样子的？”他说，这些都是“我们或许能回答的最奇妙问题”。
尽管生物体在外观上有很大的不同，但它们都是由相同的基本化学成分构成的，这些成分称为初级代谢物，它们直接参与细胞的生长和发育。例子包括帮助构建蛋白质的氨基酸和构成RNA和DNA的核苷酸。
这项新实验聚焦于另一种主要代谢物——辅酶A，它在所有生命的代谢中扮演核心角色(这是它的众多功能之一)。例如，在需氧的生物体中，这种化合物在从碳水化合物、脂肪和蛋白质中释放能量方面起着至关重要的作用，但它也在不需氧的生命形式中发挥代谢功能，比如许多细菌。
具体来说，鲍纳和他的团队正试图再造一种名为泛酰巯基乙胺的辅酶A分子片段。泛酰巯基乙胺是辅酶A的“功能臂膀”，经常被转移并使我们体内的其他化学反应得以发生。这个臂膀也被称为一种辅助因子，充当“开启”开关——没有它，辅酶将无法使用。
没有参与这项研究的奥伯林学院生物学家阿伦·戈德曼说：“我们所有的代谢过程都依赖于这些辅助因子中的一小部分。这使得研究人员认为，在生命的起源和早期进化过程中，这些辅助因子本身可能比更大、更复杂的酶更早出现。”
戈德曼说，一些研究人员提出，早期的生命形式可能在今天细胞使用的更大、更复杂的能量货币出现之前使用泛酰巯基乙胺来储存能量。
如果是这样的话，那么问题就来了：泛酰巯基乙胺从何而来？
伦敦大学学院教授鲍纳说：“我们不能回到过去。我们不能回到生命的起源。我们找不到那个时间段的样本。我们唯一有可能真正弄清这个问题的方式是重建它，从头开始重新设计一个细胞，了解构建一个生物体需要什么。”
制造泛酰巯基乙胺是一项艰巨任务。他说，首先，按照生物化学标准，这种分子很“奇特”。它的结构与用于构建蛋白质的肽(氨基酸链)非常相似，但它有许多奇怪的特征——不寻常元素会出现在奇怪的地方，这似乎使它的结构更加复杂。
这种化合物非常奇怪，以至于科学家们之前认为它太复杂了，无法从基本分子制造出来。其他人曾试图制造泛酰巯基乙胺，但失败了，他们认为泛酰巯基乙胺在生命起源时是不存在的。许多科学家认为，生物学会创造出一个简单的版本，随着时间推移，这个简单版本会进化得越来越复杂——就像建造一个棚屋，后来把它变成一栋大厦。
尽管如此，这个团队开始在实验室作出努力。他们聚焦于主要使用可能在早期地球上大量存在的物质，如氰化氢和水。反应的前几个步骤各花了一天左右的时间，但最后一步持续了60天，这是鲍纳的实验室做过的时间最长的反应。他说，研究团队最终停止了这种反应，“原因之一是我们感到无聊”。但结果是大量的泛酰巯基乙胺。
不同于其他失败的研究，该团队取得了成功，他们将这归功于使用了一种名为腈的氮基化合物。这种化合物提供了刺激反应所需的能量。
领导这项实验的伦敦大学学院博士生贾斯珀·费尔柴尔德说：“没有人尝试过，我觉得这很让人惊讶。如果你把它们都混合在一起，它们就会相互反应。你以为最后将得到一些乱七八糟的东西，但情况不会是这样。你会得到泛酰巯基乙胺。对我来说，这非常棒。”
作者们说，在早期的地球上，这种反应可能发生在小池塘或湖泊中。然而，广阔的海洋可能会稀释这些化学物质的浓度。
没有参与这项研究的化学家约瑟夫·莫兰说：“这是另一个很棒的例子，说明了生命分子、辅酶等更复杂的分子是如何形成的。”
制造看起来这么复杂的分子的简单方式可以让我们重新想象地球上生命是如何开始的。鲍纳说，历史上，科学家们提出生物分子是逐步出现的，比如早期是一个RNA世界，后来产生了蛋白质和其他化学物质。
但这项新发现表明，生命的许多组成部分可能是由相同的基本化学物质和条件同时产生的，同时产生了蛋白质、RNA和其他成分。事实上，该团队之前的研究使用了类似的条件和反应来产生核苷酸(有助DNA产生)和肽(有助蛋白质形成)。这些组成部分可能聚集在一起，相互作用，最终带来了生命的起源。
更好地了解这些成分是如何形成和融合在一起的，这可以帮助科学家有朝一日在实验室里甚至在另一个星球上用静态材料创造生命。
鲍纳说：“我们离能够(从零开始)制造一个细胞还差很远。这可能不会在我的有生之年发生，但我们正在了解这些分子是如何协同工作的。”
