科學(xué)家確定可能引發(fā)地球上生命的物質(zhì)
計(jì)算機(jī)渲染圖顯示了連接兩個(gè)關(guān)鍵鎳原子（橙色）的骨架氮原子（藍(lán)色）。鑒定出這一部分蛋白質(zhì)的家確科學(xué)家認(rèn)為，這可能為探測即將產(chǎn)生生命的定可的物行星提供線索。Credit: The 發(fā)地Nanda Laboratory
（神秘的地球uux.cn）據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)（by Rutgers University）：羅格斯大學(xué)(Rutgers)的一個(gè)科學(xué)家小組致力于確定新陳代謝的原始起源——最初為地球上的生命提供動(dòng)力的一系列核心化學(xué)反應(yīng)——已經(jīng)確定了一種蛋白質(zhì)的一部分，這種蛋白質(zhì)可能為科學(xué)家提供線索，球上以探測瀕臨產(chǎn)生生命的生命行星。
羅格斯大學(xué)高級(jí)生物技術(shù)和醫(yī)學(xué)中心(CABM)的科學(xué)研究員Vikas Nanda說，這項(xiàng)在科學(xué)進(jìn)展發(fā)表的家確研究對(duì)尋找外星生命具有重要意義，因?yàn)樗o了研究人員一個(gè)新的定可的物線索。
基于實(shí)驗(yàn)室研究，發(fā)地羅格斯大學(xué)的球上科學(xué)家們表示，最有可能啟動(dòng)生命的生命化學(xué)候選物之一是一種含有兩個(gè)鎳原子的簡單肽，他們稱之為“鎳背”，科學(xué)不是家確因?yàn)樗c加拿大搖滾樂隊(duì)有任何關(guān)系，而是定可的物因?yàn)樗闹麈湹咏Y(jié)合了兩個(gè)關(guān)鍵的鎳原子。肽是蛋白質(zhì)的一個(gè)組成部分，由一些稱為氨基酸的基本構(gòu)件組成。
“科學(xué)家認(rèn)為，在35億至38億年前的某個(gè)時(shí)候，有一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)，啟動(dòng)了從生命之前的分子化學(xué)到有生命的生物系統(tǒng)的變化，”南達(dá)說。“我們認(rèn)為這種變化是由一些小的前體蛋白引發(fā)的，這些蛋白在一個(gè)古老的代謝反應(yīng)中執(zhí)行關(guān)鍵步驟。我們認(rèn)為我們已經(jīng)找到了這些“先驅(qū)肽”中的一種"
進(jìn)行這項(xiàng)研究的科學(xué)家是羅格斯大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)的一部分，該團(tuán)隊(duì)名為“地球和微生物祖先中納米機(jī)器的進(jìn)化”(ENIGMA)，是美國宇航局天體生物學(xué)計(jì)劃的一部分。研究人員正在尋求理解蛋白質(zhì)是如何進(jìn)化成為地球上生命的主要催化劑的。
NB的模式結(jié)構(gòu)及其與天然酶的比較。[鎳-鐵]氫化酶(左)(PDB ID: 5XLE)和ACS(右)(PDB ID: 1RU3)是大的復(fù)雜蛋白質(zhì)，具有由幾個(gè)配體協(xié)調(diào)的活性雙金屬位點(diǎn)。NB(中間)的模型結(jié)構(gòu)在一個(gè)13殘基多肽中結(jié)合了兩個(gè)活性位點(diǎn)的元素。Credit: Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.abq1990
當(dāng)用望遠(yuǎn)鏡和探測器在宇宙中搜尋過去、現(xiàn)在或正在出現(xiàn)的生命跡象時(shí)，美國宇航局的科學(xué)家們尋找被認(rèn)為是生命前兆的特定“生物特征”。Nanda說，像nickelback這樣的肽可能成為NASA用來探測瀕臨產(chǎn)生生命的行星的最新生物信號(hào)。
研究人員推斷，最初的引發(fā)化學(xué)物質(zhì)需要足夠簡單，以便能夠在益生元湯里自發(fā)組裝。但它必須具有足夠的化學(xué)活性，才能擁有從環(huán)境中獲取能量來驅(qū)動(dòng)生化過程的潛力。
為了做到這一點(diǎn)，研究人員采用了一種“簡化主義者”的方法:他們從檢查已知與代謝過程相關(guān)的現(xiàn)有當(dāng)代蛋白質(zhì)開始。知道這些蛋白質(zhì)太復(fù)雜，不可能在早期出現(xiàn)，他們將它們削減到基本結(jié)構(gòu)。
經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，研究人員得出結(jié)論，最佳候選人是五分錢。這種肽由13個(gè)氨基酸組成，結(jié)合兩個(gè)鎳離子。
他們推斷，鎳是早期海洋中豐富的金屬。當(dāng)與肽結(jié)合時(shí)，鎳原子成為有效的催化劑，吸引額外的質(zhì)子和電子并產(chǎn)生氫氣。研究人員推斷，氫在早期地球上也更豐富，可能是新陳代謝的關(guān)鍵能源。
“這很重要，因?yàn)楸M管有許多關(guān)于生命起源的理論，但這些想法的實(shí)際實(shí)驗(yàn)室測試很少，”南達(dá)說。“這項(xiàng)工作表明，不僅簡單的蛋白質(zhì)代謝酶是可能的，而且它們非常穩(wěn)定，非常活躍——這使它們成為生命的一個(gè)似乎合理的起點(diǎn)。”
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