最新化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)可能揭曉地球生命起源之謎
（神秘的最新之謎地球uux.cn報(bào)道）據(jù)科技日報(bào)（劉霞）：生命如何起源是盤旋在無數(shù)人心中的問號。美國科學(xué)家在7月28日出版的化學(xué)《自然·化學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們發(fā)現(xiàn)了一組新化學(xué)反應(yīng)：被認(rèn)為在早期地球上很常見的試驗(yàn)生命氰化物、氨和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，揭曉生成蛋白質(zhì)和DNA的地球基本組成部分氨基酸和核酸。這些反應(yīng)不僅為生命起源提供了新見解，起源也能用于某些制造過程，最新之謎如利用廉價(jià)的化學(xué)原始材料生成特定的生物分子等。
40億年前，試驗(yàn)生命地球上沒有生命，揭曉被浩瀚的地球海洋覆蓋。數(shù)百萬年后，起源在這份“原始湯”中，最新之謎生命出現(xiàn)了。化學(xué)生命如何出現(xiàn)一直是試驗(yàn)生命未解之謎。最新論文主要作者、斯克里普斯研究所化學(xué)副教授拉馬納拉亞南·克里希納穆提博士說：“我們提出了一種新范式來解釋這種轉(zhuǎn)變，我們認(rèn)為這種化學(xué)反應(yīng)在早期地球上可能發(fā)生。”
今年早些時(shí)候，克里希納穆提團(tuán)隊(duì)展示了氰化物如何將生命起源前的分子和水轉(zhuǎn)化為生命所需的基本有機(jī)化合物。與此前提出的反應(yīng)不同，該反應(yīng)在室溫和較寬泛的酸堿值范圍內(nèi)即可進(jìn)行。
在現(xiàn)今的細(xì)胞中，氨基酸由名為α-酮酸的前體使用氮和特殊蛋白質(zhì)（酶）生成。有證據(jù)表明，α-酮酸在地球早期可能就已存在。但許多人假設(shè)，在細(xì)胞生命出現(xiàn)前，氨基酸由完全不同的前體醛而非α-酮酸生成，因?yàn)槟菚r(shí)轉(zhuǎn)化所需的酶尚不存在。
成功利用氰化物驅(qū)動其他化學(xué)反應(yīng)后，克里希納穆提團(tuán)隊(duì)提出新假設(shè)：即使沒有酶，氰化物也可能有助于將α-酮酸轉(zhuǎn)化為氨基酸，他們在反應(yīng)中加入氨（早期地球上氮的存在形式）和二氧化碳。材料備齊后，他們很快看到氨基酸形成。
研究人員表示，由于新反應(yīng)與今天細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)相對類似。除了由氰化物而非蛋白質(zhì)驅(qū)動，因此它似乎更可能是早期生命的來源。此外，反應(yīng)副產(chǎn)物是乳清酸鹽，它是構(gòu)成DNA和RNA的核苷酸的前體。這表明，同樣的“原始湯”在適當(dāng)條件下，可能會產(chǎn)生大量生命關(guān)鍵元素所需的分子。
研究人員表示，新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)在某些制造過程中也很有用，如利用廉價(jià)的原始材料生成特定的生物分子等，接下來他們將繼續(xù)探索這種混合物會產(chǎn)生何種化學(xué)反應(yīng)。
相關(guān)報(bào)道：最新化學(xué)反應(yīng)試驗(yàn)將揭曉地球生命起源之謎
（神秘的地球uux.cn報(bào)道）據(jù)新浪科技：報(bào)道，在地球形成不久的遠(yuǎn)古時(shí)期，當(dāng)時(shí)地球上并不存在任何一個(gè)生命碎片，之后在某個(gè)區(qū)域，某種奇特的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生了，隨之地球上最早的單細(xì)胞祖先分子組件出現(xiàn)了……氨基酸和核酸以正確的方式結(jié)合在一起，繼續(xù)進(jìn)行連鎖反應(yīng)，從而孕育出生命。
目前我們并不完全確定原始生命孕育的細(xì)節(jié)過程，它發(fā)生在數(shù)十億年前，在化石記錄上未留下任何痕跡，但基于我們對早期地球化學(xué)的了解，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一系列新的化學(xué)反應(yīng)，這些反應(yīng)可能在數(shù)億年前產(chǎn)生地球“生物基石”。
斯克利普斯研究所化學(xué)家拉馬那拉延娜·克里希納穆爾蒂(Ramanarayanan Krishnamurthy)稱，我們提出一種新方法來解釋地球生命起源前生物化學(xué)演變，我們認(rèn)為，我們描述的這種反應(yīng)是早期地球上可能發(fā)生的情況。
重建生物化學(xué)是如何演變并孕育生命分子的，之前通常是實(shí)驗(yàn)室得出的結(jié)論，科學(xué)家利用當(dāng)前所知的生物進(jìn)程，試圖在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中基于37億年前早期地球的化學(xué)物質(zhì)重建該過程。
有證據(jù)表明，地球初期原始生命分子包含著氰化物，雖然它具有致命毒性，卻能對地球生命孕育崛起發(fā)揮重要作用，氰化物在該過程中的作用已被世界各地的多個(gè)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行探索驗(yàn)證。但直到今年早些時(shí)候，克里希納穆爾蒂和同事展示了氰化物在室溫下和較大pH值范圍內(nèi)如何輕易地產(chǎn)生基本有機(jī)分子，隨著二氧化碳的加入，反應(yīng)速度也加快了。
這使得研究人員希望知道是否他們也可以復(fù)制并成功創(chuàng)造出更復(fù)雜的有機(jī)分子——氨基酸，眾所周知，活細(xì)胞中的所有蛋白質(zhì)都是由氨基酸組成。
現(xiàn)今氨基酸前體是一種叫做α-酮酸的分子，它與氮和酶發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生氨基酸，雖然α-酮酸可能在早期地球就已存在，但當(dāng)時(shí)并不存在酶，因此，科學(xué)家得出結(jié)論稱，氨基酸是由叫做醛的前體細(xì)胞形成，然而，這又引出一系列其他問題，例如：α-酮酸是什么時(shí)候占據(jù)主導(dǎo)地位？
克里希納穆爾蒂和同事認(rèn)為，α-酮酸可能通過某種途徑在不存在酶的情況下形成氨基酸，他們開始從α-酮酸入手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，當(dāng)然他們在實(shí)驗(yàn)中還加入了氰化物，因?yàn)橹皩?shí)驗(yàn)表明，氰化物是產(chǎn)生有機(jī)分子化學(xué)反應(yīng)最有效的驅(qū)動力。
隨后，早期地球存在的氮和氫化合物——氨，也加入進(jìn)來從而提供所需的氮元素，研究人員進(jìn)行了一些嘗試和失敗，試圖揭曉地球早期生命起源謎團(tuán)，但就像他們在之前的工作中發(fā)現(xiàn)的那樣，關(guān)鍵環(huán)節(jié)是二氧化碳。
克里希納穆爾蒂說：“我們原以為弄清楚這個(gè)問題會很困難，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它比我們想象的更簡單，如果你只是混合酮酸、氰化物和氨，就非常簡單，只要你加入二氧化碳，哪怕僅是微量的二氧化碳，反應(yīng)速度都會加快。”
綜合來看，該團(tuán)隊(duì)的總體結(jié)果表明，二氧化碳是地球上生命出現(xiàn)的一個(gè)至關(guān)重要環(huán)節(jié)，但只有當(dāng)它與其他成分結(jié)合時(shí)才會這樣。同時(shí)，研究小組還發(fā)現(xiàn)，它們反應(yīng)的副產(chǎn)物是一種類似于活細(xì)胞中產(chǎn)生化合物的分子，該化合物被稱為旋酸酯，這是包含DNA和RNA在內(nèi)的核酸組成部分之一。
研究結(jié)果與現(xiàn)今活細(xì)胞中發(fā)生的反應(yīng)非常相似，這意味著該發(fā)現(xiàn)將無需解釋為什么細(xì)胞會從醛轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮酸，因此，研究小組認(rèn)為，他們發(fā)現(xiàn)比醛假說更有可能代表生命起源前分子的出現(xiàn)。
下一步是他們進(jìn)行化學(xué)湯實(shí)驗(yàn)，觀察其他生命起源分子是否會出現(xiàn)，反之，這將有助于建立描述地球上所有生命起源的各種情景的可信性和不可信性。目前這項(xiàng)研究報(bào)告發(fā)表在近期出版的《自然化學(xué)》雜志上。