科學家發(fā)現(xiàn)了一系列新的化學反應，這些反應可能在數(shù)億年前產(chǎn)生地球“生物基石”。

北京時間2022年8月2日上午消息，據(jù)報道，在地球形成不久的遠古時期，當時地球上并不存在任何一個生命碎片，之后在某個區(qū)域，某種奇特的化學反應發(fā)生了，隨之地球上最早的單細胞祖先分子組件出現(xiàn)了……氨基酸和核酸以正確的方式結(jié)合在一起，繼續(xù)進行連鎖反應，從而孕育出生命。

目前我們并不完全確定原始生命孕育的細節(jié)過程，它發(fā)生在數(shù)十億年前，在化石記錄上未留下任何痕跡，但基于我們對早期地球化學的了解，科學家發(fā)現(xiàn)了一系列新的化學反應，這些反應可能在數(shù)億年前產(chǎn)生地球“生物基石”。

斯克利普斯研究所化學家拉馬那拉延娜·克里希納穆爾蒂(Ramanarayanan Krishnamurthy)稱，我們提出一種新方法來解釋地球生命起源前生物化學演變，我們認為，我們描述的這種反應是早期地球上可能發(fā)生的情況。

重建生物化學是如何演變并孕育生命分子的，之前通常是實驗室得出的結(jié)論，科學家利用當前所知的生物進程，試圖在實驗室環(huán)境中基于37億年前早期地球的化學物質(zhì)重建該過程。

有證據(jù)表明，地球初期原始生命分子包含著氰化物，雖然它具有致命毒性，卻能對地球生命孕育崛起發(fā)揮重要作用，氰化物在該過程中的作用已被世界各地的多個團隊進行探索驗證。但直到今年早些時候，克里希納穆爾蒂和同事展示了氰化物在室溫下和較大pH值范圍內(nèi)如何輕易地產(chǎn)生基本有機分子，隨著二氧化碳的加入，反應速度也加快了。

這使得研究人員希望知道是否他們也可以復制并成功創(chuàng)造出更復雜的有機分子——氨基酸，眾所周知，活細胞中的所有蛋白質(zhì)都是由氨基酸組成。

現(xiàn)今氨基酸前體是一種叫做α-酮酸的分子，它與氮和酶發(fā)生反應產(chǎn)生氨基酸，雖然α-酮酸可能在早期地球就已存在，但當時并不存在酶，因此，科學家得出結(jié)論稱，氨基酸是由叫做醛的前體細胞形成，然而，這又引出一系列其他問題，例如：α-酮酸是什么時候占據(jù)主導地位？

克里希納穆爾蒂和同事認為，α-酮酸可能通過某種途徑在不存在酶的情況下形成氨基酸，他們開始從α-酮酸入手進行實驗，當然他們在實驗中還加入了氰化物，因為之前實驗表明，氰化物是產(chǎn)生有機分子化學反應最有效的驅(qū)動力。

隨后，早期地球存在的氮和氫化合物——氨，也加入進來從而提供所需的氮元素，研究人員進行了一些嘗試和失敗，試圖揭曉地球早期生命起源謎團，但就像他們在之前的工作中發(fā)現(xiàn)的那樣，關鍵環(huán)節(jié)是二氧化碳。

克里希納穆爾蒂說：“我們原以為弄清楚這個問題會很困難，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它比我們想象的更簡單，如果你只是混合酮酸、氰化物和氨，就非常簡單，只要你加入二氧化碳，哪怕僅是微量的二氧化碳，反應速度都會加快?！?/p>

綜合來看，該團隊的總體結(jié)果表明，二氧化碳是地球上生命出現(xiàn)的一個至關重要環(huán)節(jié)，但只有當它與其他成分結(jié)合時才會這樣。同時，研究小組還發(fā)現(xiàn)，它們反應的副產(chǎn)物是一種類似于活細胞中產(chǎn)生化合物的分子，該化合物被稱為旋酸酯，這是包含DNA和RNA在內(nèi)的核酸組成部分之一。

研究結(jié)果與現(xiàn)今活細胞中發(fā)生的反應非常相似，這意味著該發(fā)現(xiàn)將無需解釋為什么細胞會從醛轉(zhuǎn)變?yōu)棣?酮酸，因此，研究小組認為，他們發(fā)現(xiàn)比醛假說更有可能代表生命起源前分子的出現(xiàn)。

下一步是他們進行化學湯實驗，觀察其他生命起源分子是否會出現(xiàn)，反之，這將有助于建立描述地球上所有生命起源的各種情景的可信性和不可信性。目前這項研究報告發(fā)表在近期出版的《自然化學》雜志上。