地球上的生命是如何開始的?羅格斯大學的研究人員發現并拿出確鑿證據,證明當生命剛剛開始,一種簡單的蛋白質催化劑已經形成,該催化劑對細胞、生命組成和功能*。
《Journal of the American Chemical Society》雜志報道了課題組對一種原始肽(短蛋白)的描述性研究。
1960s至1990s,化學家Günter Wächtershäuser假設海洋中含鐵和含硫的巖石如果能孕育生命的話,那么,作為生命催化劑的短肽應該可以與這些金屬結合。
人類DNA編碼從幾百個氨基酸到上千個氨基酸的蛋白質,數十億年來,這些復雜的蛋白質讓生命體發揮正常功能。然而,在生命伊始,蛋白質的結構可能很簡單,也許只有10-20個氨基酸序列。據文章共同作者Vikas Nanda說,通過計算機模擬,他們一直在探索原始肽的可能構形以及它們的化學功能。
科學家們利用計算機模擬一種只有12個氨基酸的短肽蛋白,并進行了實驗驗證。這種肽有一些令人印象深刻的重要特征,它只包含兩種氨基酸(而不是20種氨基酸),它非常短,在適宜條件下,可以自發地在地球上形成。這種肽的核心是一個金屬簇,類似早期地球海洋富含的硫鐵礦結構。“這種肽還能重復地充放電子而不會碎裂,”Nanda說。
小原始肽可能是壽命更長的蛋白質的前身
“在現代,鐵氧化還原蛋白(ferredoxins)可以做到這一點,讓電子在細胞周圍穿梭以促進新陳代謝,我們的研究表明,原始肽可能在生命起源中起到類似作用,”通訊作者Paul G. Falkowski教授說道。
羅格斯大學的科學家們用計算機粉碎并解剖了近1萬個蛋白質,確定了4個生命早期“樂高”的核心化學結構,這些化學結構可以堆疊起來形成生命體中無數蛋白。