中國(guó)古有女媧補(bǔ)天造人的神話傳說(shuō)，西方則有造物主的猜想，但在現(xiàn)代科學(xué)發(fā)達(dá)的今天，地球生命起源依舊困擾著科學(xué)界。其實(shí)將人和地球上的所有生物簡(jiǎn)化后，萬(wàn)物都是由基本化學(xué)元素構(gòu)成的，一個(gè)個(gè)復(fù)雜而精密的生化反應(yīng)是生命存在的基礎(chǔ)。

生物化學(xué)僅僅圍繞由C、O和H三種元素構(gòu)成的五種代謝前體組織，這就像大城市的交通擁堵圍繞幾個(gè)主要的交通樞紐一樣。但為什么生命會(huì)在無(wú)數(shù)種選擇中使用這些特定的分子和化學(xué)反應(yīng)，還是一個(gè)謎。

不久前，法國(guó)科學(xué)家在《Nature》上發(fā)表了一篇論文，研究發(fā)現(xiàn)在富含鐵鹽的水溶液中混入乙醛酸和丙酮酸兩個(gè)小的有機(jī)分子，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)類似于生物生命化學(xué)的“種子”。這一發(fā)現(xiàn)為我們了解生命起源及物種進(jìn)化提供了新線索。

在過(guò)去幾年中，斯特拉斯堡大學(xué)的Joseph Moran教授一直在研究生物代謝的起源。Moran認(rèn)為，生物代謝有一個(gè)密切相關(guān)的化學(xué)前驅(qū)體。最近，研究人員重新創(chuàng)建了一個(gè)純化學(xué)-生物等效的AcCoA途徑（利用二氧化碳合成含兩個(gè)碳原子的乙酸鹽和含三個(gè)碳原子的丙酮酸鹽的反應(yīng)）。不過(guò)將二氧化碳轉(zhuǎn)化成比3個(gè)碳更大的化合物是此項(xiàng)研究的一個(gè)瓶頸。

要完成這樣的壯舉，生命需要復(fù)雜的酶和化學(xué)能量載體ATP。但是酶和ATP都具有非常復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，不可能存在于沒(méi)有生命的早期地球上。那么，在酶和ATP出現(xiàn)之前，生命是如何形成的呢?

已有研究表明，丙酮酸和乙醛酸很容易在水中反應(yīng)形成C-C鍵。隨著時(shí)間的推移，這個(gè)化學(xué)反應(yīng)不僅開始變得越來(lái)越復(fù)雜，還會(huì)把中間代謝產(chǎn)物分解成二氧化碳，就像生物組織一樣。Moran表示，通過(guò)這種方法獲得的類生命化學(xué)體系，在一定程度上類似于生物合成代謝和分解代謝的功能，但是這個(gè)過(guò)程不需要酶，只需要添加鐵！

生命來(lái)源于哪里？或許這就是答案。目前，研究人員需要知道這種反應(yīng)會(huì)不會(huì)因加入元素種類的變化而變化，以及它是否能催生出遺傳分子。這一發(fā)現(xiàn)為物種起源的研究提供了寶貴的指導(dǎo)方向，隨著科學(xué)家們不斷深入的研究，我們即將揭開物種起源的秘密。

作者/朱張航宇

參考文獻(xiàn)：Kamila B. Muchowska et al. Synthesis and breakdown of universal metabolic precursors promoted by iron, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1151-1