地球上的生命是如何開始的?羅格斯大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)并拿出確鑿證據(jù),證明當(dāng)生命剛剛開始,一種簡單的蛋白質(zhì)催化劑已經(jīng)形成,該催化劑對細(xì)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(xué)家Günter Wächtershäuser假設(shè)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(yīng)該可以與這些金屬結(jié)合。
人類DNA編碼從幾百個氨基酸到上千個氨基酸的蛋白質(zhì),數(shù)十億年來,這些復(fù)雜的蛋白質(zhì)讓生命體發(fā)揮正常功能。然而,在生命伊始,蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)可能很簡單,也許只有10-20個氨基酸序列。據(jù)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(gòu)形以及它們的化學(xué)功能。
科學(xué)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(jìn)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(fā)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(jié)構(gòu)。“這種肽還能重復(fù)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(zhì)的前身
“在現(xiàn)代,鐵氧化還原蛋白(ferredoxins)可以做到這一點,讓電子在細(xì)胞周圍穿梭以促進(jìn)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(xué)的科學(xué)家們用計算機粉碎并解剖了近1萬個蛋白質(zhì),確定了4個生命早期“樂高”的核心化學(xué)結(jié)構(gòu),這些化學(xué)結(jié)構(gòu)可以堆疊起來形成生命體中無數(shù)蛋白。