科學(xué)家概述了理解生命起源的新策略。信用:uux.cn/Unsplash/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的家概解生地球uux.cn）據(jù)奧柏林學(xué)院：最初的生命形式是什么樣的？在一篇新觀點(diǎn)文章中，科學(xué)家描述了一種通過(guò)研究電子傳遞鏈的述理最早進(jìn)化來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題的策略，電子傳遞鏈?zhǔn)敲鹨环N具有非常古老歷史的普遍代謝策略。這篇論文發(fā)表在美國(guó)國(guó)家科學(xué)院學(xué)報(bào)上。新策
盡管取得了幾十年的科學(xué)進(jìn)步，生命的家概解生起源仍然是科學(xué)中尚未解決的重大問(wèn)題之一?！吧飳W(xué)的述理最基本特征，即生物體由細(xì)胞組成，命起它們通過(guò)DNA傳遞遺傳信息，新策它們使用蛋白酶來(lái)運(yùn)行新陳代謝，科學(xué)都是家概解生通過(guò)非常早期的進(jìn)化歷史中的特定過(guò)程出現(xiàn)的，”奧柏林學(xué)院生物學(xué)副教授Aaron Goldman說(shuō)。述理
“了解這些最基本的命起生物系統(tǒng)最初是如何形成的，不僅會(huì)讓我們更深入地了解生命在最基本的新策層面上是如何工作的，還會(huì)讓我們更深入地了解生命最初到底是什么，以及我們?nèi)绾卧诘厍蛑鈱ふ疑??！?br>生命最初是如何出現(xiàn)的問(wèn)題通常是通過(guò)模擬早期地球環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)來(lái)研究的，并尋找能夠產(chǎn)生與我們今天在生物體中看到的相同類型的生物分子和代謝反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。這被稱為“自下而上”的方法，因?yàn)樗m用于前地球上已經(jīng)存在的材料。雖然這些所謂的“前生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)成功地證明了生命“可能”是如何起源的，但它們無(wú)法告訴我們生命實(shí)際上是如何“確實(shí)”起源的。
與此同時(shí)，其他研究使用進(jìn)化生物學(xué)的技術(shù)，根據(jù)今天生命的數(shù)據(jù)，重建早期生命形式可能的樣子。這被稱為“自上而下”的方法，可以告訴我們地球上生命的歷史。
然而，自上而下的研究只能追溯到今天生物中仍然保守的基因，因此不能一直追溯到生命的起源。盡管有其局限性，自上而下和自下而上的研究都旨在實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)生命起源的共同目標(biāo)，理想情況下，它們的答案應(yīng)該集中在一組共同的條件上。
Goldman、Laurie Barge(美國(guó)宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)天體生物學(xué)研究科學(xué)家)及其同事發(fā)表的一篇新文章試圖彌合這一方法上的差距。作者認(rèn)為，將自下而上的關(guān)于生命起源的合理途徑的實(shí)驗(yàn)室研究與自上而下的早期生命形式的進(jìn)化重建結(jié)合起來(lái)，可以用來(lái)發(fā)現(xiàn)生命如何真正起源于早期地球。
在他們的文章“電子傳輸鏈作為進(jìn)入進(jìn)化最早期階段的窗口”中，作者描述了一個(gè)對(duì)當(dāng)今生活至關(guān)重要的現(xiàn)象，可以通過(guò)結(jié)合自下而上和自上而下的研究來(lái)進(jìn)行研究:電子傳輸鏈。
電子傳遞鏈?zhǔn)且环N代謝系統(tǒng)，從細(xì)菌到人類，整個(gè)生命之樹中的生物都利用它來(lái)產(chǎn)生可用形式的化學(xué)能。許多不同類型的電子傳遞鏈專門針對(duì)每種生命形式及其使用的能量代謝:例如，我們的線粒體包含一個(gè)與我們的異養(yǎng)(消耗食物)能量代謝相關(guān)的電子傳遞鏈；而植物有一個(gè)與光合作用(從陽(yáng)光中產(chǎn)生能量)完全不同的電子傳遞鏈。
在整個(gè)微生物世界中，生物體使用與各種不同能量代謝相關(guān)的廣泛的電子傳遞鏈。但是，盡管存在這些差異，作者描述了自上而下研究的證據(jù)，即這種代謝策略被最早的生命形式使用，他們提出了幾個(gè)可以追溯到非常早期進(jìn)化歷史的祖先電子傳遞鏈模型。他們還調(diào)查了當(dāng)前自下而上的證據(jù)，這些證據(jù)表明，即使在我們所知的生命出現(xiàn)之前，礦物和早期地球海水也可能促進(jìn)了電子傳遞鏈狀化學(xué)。
受這些觀察的啟發(fā)，作者概述了未來(lái)的研究策略，即綜合自上而下和自下而上對(duì)電子傳遞鏈最早歷史的研究，以便更好地了解古代能量代謝和更廣泛的生命起源。
這項(xiàng)研究是JPL大學(xué)Barge領(lǐng)導(dǎo)的多研究所跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)五年工作的高潮，旨在研究早期地球地質(zhì)環(huán)境中代謝反應(yīng)是如何出現(xiàn)的。
例如，該團(tuán)隊(duì)之前的工作研究了由礦物驅(qū)動(dòng)的特定電子傳遞鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(由JPL研究科學(xué)家Jessica Weber領(lǐng)導(dǎo))；古老的酶可能是如何在它們的活性部位結(jié)合了前生物化學(xué)的(由Goldman領(lǐng)導(dǎo))；以及極端能量受限環(huán)境中的微生物代謝(由南加州大學(xué)的Doug LaRowe領(lǐng)導(dǎo))。
“新陳代謝的出現(xiàn)是一個(gè)跨學(xué)科的問(wèn)題，所以我們需要一個(gè)跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)來(lái)研究這個(gè)問(wèn)題，”Barge說(shuō)?！拔覀兊墓ぷ骼昧藖?lái)自化學(xué)、地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算建模的技術(shù)，將這些自上而下和自下而上的方法結(jié)合起來(lái)，這種合作對(duì)于未來(lái)的前生物代謝途徑的研究將非常重要?！?

(責(zé)任編輯：時(shí)尚)