<p><img src="https://info.compassedu.hk/sucai/content/1672311550984/1672311550984.jpg" width="808" height="455" />一百五十年前，查爾斯達爾文推測生命可能起源于一個溫暖的小池塘。達爾文推測，在那里，化學反應(yīng)和奇怪的雷擊可能導致氨基酸鏈隨著時間的推移變得越來越復(fù)雜，直到生命開始出現(xiàn)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>從那以后，研究人員開始研究這種生命前或&ldquo;生命起源前&rdquo;的化學反應(yīng)，試圖找出可能從充滿簡單氨基酸的水池到細菌、紅杉樹和人類的化學途徑。經(jīng)過一系列實驗，威斯康星大學麥迪遜分?；瘜W工程博士生 Hayley Boigenzahn 和化學與生物工程教授兼威斯康星發(fā)現(xiàn)研究所的創(chuàng)始教員 John Yin 可以解釋其中一個潛在的關(guān)鍵早期步驟是如何進行的在生活的道路上可能會發(fā)生。他們在 2022 年 12 月出版的《生命起源與生物圈進化》雜志上發(fā)表了他們的發(fā)現(xiàn)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>在 1952 年一項名為 Miller-Urey 實驗的著名研究中，研究人員模擬了被認為存在于生命起源前地球上的條件，包括一定比例的水、甲烷、氫和其他元素。當用電擊打模擬閃電時，研究人員發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)會產(chǎn)生氨基酸，這表明這些分子廣泛存在于生命起源前的地球上。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;我們知道氨基酸是蛋白質(zhì)的組成部分，而蛋白質(zhì)對生命至關(guān)重要。&rdquo;尹說。 &ldquo;在生命起源前的化學中，長期以來，我們?nèi)绾尾拍茏屵@些東西以最終可能導致活細胞的方式形成鍵和弦，這一直是一個問題。這個問題很難，因為所涉及的特定化學物質(zhì)在有水的情況下往往會失效。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>在她的實驗中，Boigenzahn 研究了這些氨基酸是否有可能在環(huán)境變化期間聚集在一起&mdash;&mdash;例如，當一池水蒸發(fā)時。在化學活化劑存在的情況下，這些氨基酸可以結(jié)合在一起形成肽或氨基酸短鏈。</p> <p>&nbsp;</p> <p>為了研究氨基酸在干燥過程中如何形成鍵，Boigenzahn 創(chuàng)建了氨基酸甘氨酸和三偏磷酸鹽的溶液，三偏磷酸鹽是一種在火山過程中自然產(chǎn)生的活化劑。 Boigenzahn 使用加熱器蒸發(fā)溶液，觀察氨基酸在 24 小時內(nèi)發(fā)生的變化。</p> <p>&nbsp;</p> <p>她發(fā)現(xiàn)的是一個兩階段的過程。在第一階段，當溶液的 pH 值呈堿性時，甘氨酸結(jié)合成稱為二聚體的雙分子單元，它們也產(chǎn)生質(zhì)子，使溶液的 pH 值呈中性。在第二階段，隨著蒸發(fā)的發(fā)生，二聚體開始結(jié)合在一起形成更長的肽鏈，稱為寡甘氨酸。</p> <p>&nbsp;</p> <p>很容易想象一個場景，在這個場景中，含有活化劑的火山加熱溫泉中的氨基酸首先結(jié)合成二聚體。然后，隨著水的蒸發(fā)及其化學性質(zhì)的變化，二聚體結(jié)合并開始形成更長的氨基酸鏈。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Boigenzahn 說：&ldquo;我們在這里展示的是，在所有反應(yīng)中，它不一定必須是相同的環(huán)境。&rdquo; &ldquo;它們可以發(fā)生在不同的環(huán)境中，前提是正在發(fā)生的反應(yīng)有助于創(chuàng)造一個有利于下一步的環(huán)境。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>通過多次干濕循環(huán)，肽鏈可能會變得越來越長。最終，它們可能已經(jīng)開始自我折疊，形成酶或催化化學反應(yīng)的蛋白質(zhì)。這可以為更復(fù)雜的蛋白質(zhì)和新陳代謝的開始奠定基礎(chǔ)。</p> <p>&nbsp;</p> <p>Boigenzahn 和 Yin 都表示，研究人員還需要很長時間才能找到從達爾文溫暖的小池塘到生命起源的可能路徑。但是，特別是對于化學工程師而言，研究生命起源前化學的努力可能會帶來巨大的回報。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;如果你真正了解這種不同于傳統(tǒng)生物學的化學，最終你可能會創(chuàng)造出能夠存儲信息、適應(yīng)和進化的化學系統(tǒng)。&rdquo;Yin 說。</p> <p>&nbsp;</p> <p>&ldquo;DNA 存儲信息的密度是計算機芯片的數(shù)千倍。如果我們能得到不需要活細胞就能做到這一點的系統(tǒng)，那么你就會開始考慮在分子水平上發(fā)生的各種新功能和過程。&rdquo;</p> <p>&nbsp;</p> <p>Yin 是威斯康星大學麥迪遜分校的維拉斯杰出成就教授。</p> <p>&nbsp;</p> <blockquote> <p>注：本文由院校官方新聞直譯，僅供參考，不代表指南留學態(tài)度觀點。</p> </blockquote>