地球最初生命形成證據浮出水面
- 發佈時間：2015-07-02 23:30:36 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報北京7月1日電 （記者華淩）在地球上出現細胞之前，簡單微小的催化劑最有可能具有加速和同步創造生命所必需的化學反應能力。但是這些催化劑如何在同一時間出現，又是怎樣演變成兩個現代超級酶家族的？美國北卡羅來納大學醫學院的研究人員首次提供直接的實驗證據，闡明瞭原始蛋白是如何具有加速合成蛋白質必需的中樞化學反應的能力，從而創造生命。該研究成果刊登在《生物化學》雜誌上。
據物理學家組織網報道，該研究提供的證據表明，在現代生物進化轉机化遺傳密碼的兩個主要超級酶家族進化自同一祖先基因的相反鏈。
北卡羅來納大學的查爾斯·卡特博士説：“我們發現，一個古老的基因可能利用其相反的兩股DNA為不同的兩個活性氨基酸催化劑編碼。其中一個負責激活蛋白內所需氨基酸，另一個負責激活蛋白外所需氨基酸。”
創造生命的一個主要障礙是如何加速各類化學反應，以使這些反應能在細胞內以相同速率發生。通常它們不僅反應速度慢，且速率各異。將氨基酸與三磷酸腺苷或者是ATP（一種在細胞內傳送化學能量的分子）結合的化學反應是生命形成的關鍵。這種結合使蛋白質能夠自組裝。若沒有催化劑，這種結合反應會比蛋白質合成中任何其他步驟要慢約千倍。
在現代生物細胞中有一個稱為氨酰-tRNA的合成酶，可以大大加快這一反應。在設計的實驗中，卡特團隊將合成酶物理拆開，以顯示所有合成酶家族所必有的催化活性——與ATP結合的能力源自哪一部分。結果發現，僅佔酶總數量約5%至10%的46個氨基酸鏈，卻表現出超過總量40%的活性。
卡特將這些酶片段稱為“初酶”。研究團隊發現，“初酶”的酶活性集中在與ATP的活化反應上。這意味著在形成蛋白質的化學反應轉化中，這些酶能與最不穩定的緩慢成型結構結合成緊密複合物。卡特説，這些酶複合物為蛋白質形成過程中的催化環節所必需，進而也成為地球生命形成的關鍵。
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