地球上的生命是如何开始的?罗格斯大学的研究人员发现并拿出确凿证据,证明当生命刚刚开始,一种简单的蛋白质催化剂已经形成,该催化剂对细胞、生命组成和功能*。
《Journal of the American Chemical Society》杂志报道了课题组对一种原始肽(短蛋白)的描述性研究。
1960s至1990s,化学家Günter Wächtershäuser假设海洋中含铁和含硫的岩石如果能孕育生命的话,那么,作为生命催化剂的短肽应该可以与这些金属结合。
人类DNA编码从几百个氨基酸到上千个氨基酸的蛋白质,数十亿年来,这些复杂的蛋白质让生命体发挥正常功能。然而,在生命伊始,蛋白质的结构可能很简单,也许只有10-20个氨基酸序列。据文章共同作者Vikas Nanda说,通过计算机模拟,他们一直在探索原始肽的可能构形以及它们的化学功能。
科学家们利用计算机模拟一种只有12个氨基酸的短肽蛋白,并进行了实验验证。这种肽有一些令人印象深刻的重要特征,它只包含两种氨基酸(而不是20种氨基酸),它非常短,在适宜条件下,可以自发地在地球上形成。这种肽的核心是一个金属簇,类似早期地球海洋富含的硫铁矿结构。“这种肽还能重复地充放电子而不会碎裂,”Nanda说。
小原始肽可能是寿命更长的蛋白质的前身
“在现代,铁氧化还原蛋白(ferredoxins)可以做到这一点,让电子在细胞周围穿梭以促进新陈代谢,我们的研究表明,原始肽可能在生命起源中起到类似作用,”通讯作者Paul G. Falkowski教授说道。
罗格斯大学的科学家们用计算机粉碎并解剖了近1万个蛋白质,确定了4个生命早期“乐高”的核心化学结构,这些化学结构可以堆叠起来形成生命体中无数蛋白。