化学家揭示了地球生命可能如何开始的新理论

时间：2021-08-01 14:52:03 来源：

斯克里普斯研究所（TSRI）的化学家为地球生命如何开始发展了一种引人入胜的新理论。今天在《自然通讯》杂志上描述的他们的实验表明，支持当今生命的关键化学反应可以用四十亿年前地球上可能存在的成分进行。

TSRI化学副教授，这项新研究的资深作者Ramanarayanan Krishnamurthy博士说：“这对我们来说是一个黑匣子。”“但是，如果您专注于化学，那么生命起源的问题就不会那么令人生畏了。”

对于这项新研究，克里希那穆提和他的合著者都是美国国家科学基金会/美国国家航空航天局化学演化中心的成员，他们专注于一系列化学反应，这些反应构成了研究人员所说的柠檬酸循环。

从火烈鸟到真菌，每种有氧生物都依赖柠檬酸循环来释放细胞中储存的能量。在以前的研究中，研究人员想象早年使用与当今生命相同的柠檬酸循环分子。克里希那穆提（Krishnamurthy）解释说，这种方法的问题在于，这些生物分子是脆弱的，并且在地球的前十亿年中就不会存在这种循环中使用的化学反应，而这些成分根本就不存在。

新研究的负责人首先从化学反应开始。他们编写了食谱，然后确定了地球早期存在的哪些分子可以作为成分。

这项新研究概述了如何将两个非生物循环（称为HKG循环和丙二酸循环）组合在一起，以启动柠檬酸循环的粗略版本。这两个循环所用的反应与柠檬酸循环中的α-酮酸和b-酮酸的基本化学反应相同。这些共同的反应包括醛醇的添加，它将新的源分子带入循环，以及β和氧化脱羧，这些分子以二氧化碳（CO2）的形式释放出来。

当他们进行这些反应时，研究人员发现它们除了可以产生二氧化碳以外，还可以产生氨基酸，这也是柠檬酸循环的最终产物。研究人员认为，随着诸如酶之类的生物分子的出现，它们可能导致这些基本反应中非生物分子的替代，从而使其变得更加精细和高效。

Krishnamurthy说：“随着时间的流逝，化学反应可能保持不变，只是分子的本质发生了变化。”“随着生物学的需要，分子随着时间的推移变得越来越复杂。”

“现代代谢具有非生物的前体，模板，”这项新研究的第一作者，富曼大学化学副教授格雷格·斯普林斯汀博士补充说。

使这些反应更加合理的事实是，这些反应的中心是一个名为乙醛酸的分子，研究表明，该分子可能在地球早期就已经存在，并且是当今柠檬酸循环的一部分（称为“乙醛酸分流或循环”）。）。

克里希那穆提说，需要做更多的研究来观察这些化学反应如何像今天的柠檬酸循环一样变得可持续。

出版物：Greg Springsteen等人，“作为柠檬酸循环的原型代谢类似物的乙醛酸酯的氧化脱羧的关联循环”，《自然通讯》第9期，文章编号：91（2018）doi：10.1038 / s41467-017-02591-0

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