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科技日報(bào)記者 張夢然
生命起源是科學(xué)界迄今無法破解的謎團(tuán)。其中一個(gè)關(guān)鍵問題是，地球上生命的歷史有多少被“遺忘”了？某個(gè)物種通過生化反應(yīng)逐漸消失很常見，如果這種情況發(fā)生很多物種中，那么生命化學(xué)史上可能會(huì)充斥著缺失的反應(yīng)?，F(xiàn)在，日本東京工業(yè)大學(xué)地球生命科學(xué)研究所和美國加州理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)，正在揭示從簡單化學(xué)分子到復(fù)雜生物分子過程中，這些被“遺忘”的化學(xué)反應(yīng)。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然·生態(tài)與進(jìn)化》上。
新陳代謝是“細(xì)胞跳動(dòng)的心臟”。新研究追溯了從原始地球到現(xiàn)今地球的新陳代謝歷史?；衔锏陌l(fā)現(xiàn)史（白線）隨時(shí)間呈周期性，幾乎類似于心電圖。
圖片來源：NASA戈達(dá)德太空飛行中心/ESA
早期地球富含硫化氫、氨和二氧化碳等簡單化合物。數(shù)十億年前，這些簡單分子是生命誕生的原材料來源。隨著進(jìn)化，生化過程逐漸將這些前體轉(zhuǎn)化為至今仍能發(fā)現(xiàn)的化合物。這是最早的代謝途徑。
為了解地球上生命進(jìn)行過哪些類型的化學(xué)反應(yīng)，團(tuán)隊(duì)需要一份所有已知生化反應(yīng)的清單。根據(jù)數(shù)據(jù)庫已編目的超過12000種生化反應(yīng)，他們開始模擬新陳代謝的逐步發(fā)展。
以往這類研究始終未能產(chǎn)生生命使用的最廣泛、最復(fù)雜的分子。解決這一問題的方法是人為加入現(xiàn)代化合物，推動(dòng)停滯的化學(xué)反應(yīng)。研究人員在廣泛分析搜尋后，找到了整個(gè)生命化學(xué)中最重要的分子之一：三磷酸腺苷 （ATP）。
ATP是細(xì)胞的能量貨幣，但它具有獨(dú)特的屬性：形成ATP的反應(yīng)本身需要ATP。換句話說，除非ATP已經(jīng)存在，否則當(dāng)今的生命沒有其他方式來制造ATP。這種循環(huán)依賴性，是模型停止的原因。
團(tuán)隊(duì)此次解決了“ATP瓶頸”。事實(shí)證明，ATP的反應(yīng)部分與無機(jī)化合物多磷酸鹽非常相似。通過允許ATP生成反應(yīng)使用多磷酸鹽代替ATP，幾乎所有當(dāng)代核心代謝都可實(shí)現(xiàn)。然后，團(tuán)隊(duì)成員可估計(jì)所有常見代謝物出現(xiàn)的歷史年代，并推進(jìn)有關(guān)代謝途徑的深入研究。
研究人員指出，人們可能永遠(yuǎn)無法確切知道，究竟有多少生化反應(yīng)隨時(shí)間流逝而消失。但新研究獲得了一個(gè)重要證據(jù)：只需要8種新反應(yīng)，就可將地球化學(xué)和生命化學(xué)聯(lián)系起來。這意味著，即使是已經(jīng)消失的反應(yīng)也能從現(xiàn)代生化反應(yīng)留下的線索中重新發(fā)現(xiàn)。
責(zé)任編輯： 常麗君本文鏈接：http://www.3ypm.com.cn/news-2-7138-0.html生命進(jìn)化中“遺忘”的化學(xué)反應(yīng)再現(xiàn)
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