生命起源之谜有新解 阳光或孕育地球生命

紫外线照射可以最早引发铁-碳簇反应，铁-硫簇反应是所有生物新陈代谢的关键。照片来源:stocktrekmages

地球上生命的出现本身就是一个悖论:所有的生物都需要能量，但是为了使用能量，活的有机体依赖于酶。酶已经进化了数十亿年来实现呼吸、光合作用和DNA修复。因此，酶或微生物是第一个出现在地球上的吗？

最近，一项新的研究表明，铁和硫簇存在于40多亿年前漂浮在地球原始海洋上的许多重要酶的中心，这些酶仅由原始生物分子、铁盐和紫外线产生。然而，人们不知道紫外线也发挥了重要作用。

“这项研究很有趣。铁和硫簇的形成可能是生命起源的重要一步。”卡内基研究所科学地球物理实验室的地球物理学家罗伯特·哈森说。他致力于研究矿物质和生物之间的相互作用。

总的来说，对生命起源的更多研究集中在蛋白质和核糖核酸中有机结构模块的出现和组装，而对铁和硫簇的形成研究很少。铁硫簇是酶的活性核心，驱动细胞化学的各个方面。负责这项研究的意大利特兰托大学生物化学家谢雷夫·曼西(Sheref Mansy)说，基因分析表明，铁和硫簇存在于人类最后一个共同祖先的存在期间。"我从未发现不依赖它的有机体。"

然而，在氧气中，现代代谢反应在校准活细胞内部时非常谨慎。没有生命，地球上就没有条件。

为了找出铁和硫团簇是否是地球早期生命的核心组成部分，或者地球上最早的生物是否在没有铁和硫团簇的情况下生长良好，Mansy和他的同事在实验室里重建了早期地球的状况。

特兰托大学的生物化学家克劳迪娅·邦菲奥去除了氧气、混合铁和谷胱甘肽，谷胱甘肽是一种含硫的肽物质，可能在生命起源之前就存在于化学汤中。当氧化铁主宰早期地球时，Bonfio打开了电灯开关，实验室经历了一次奇妙的转变。

"几分钟后，你会看到铁和硫簇的形成."她说。在紫外线照射下，溶液从紫色变成红色，这表明铁和硫发生了反应。"如果你等待更长时间，会形成更复杂的簇，使溶液变成棕色."Bonfio指出，紫外线可以同时从肽物质和氧化铁中释放硫原子，使铁容易与硫相互作用。相关的研究报告最近发表在《自然-化学》杂志上。

之后，研究小组在不同条件下测试了30多种其他潜在化合物，发现这种反应可以与更简单的含硫分子结合，甚至一些含硫分子位于脂肪酸囊泡中，这是实验室标准的原始细胞。在大多数情况下，这一过程与现代活细胞中铁和硫簇的合成“惊人地相似”。

曼西指出，太阳光线对早期的铁硫成分可能具有重要意义，因为地球缺乏臭氧层的保护，不受紫外线的影响。40多亿年前的情况比现在更严重。此外，早期的地球湖泊含有大量的矿物质，它们的条件与实验条件相似。英国医学研究委员会分子生物学实验室的化学家杰克·绍斯塔克说，尤其是在火山口和碰撞区，水从岩石裂缝中渗出，并能把铁带到地球表面。所有生命的基本化学物质都在充满水的碰撞坑里沸腾了。

然而，曼西对这项最新研究的重要性持谨慎态度。他强调，在实验室进行的模拟实验将不同于真实事件。"这一反应只对涉及化学网络的某些选择性优势有重要意义."如果是这样的话，它将有助于解释非生化反应最终如何进化成生命系统。

但是哈森警告说，很可能导致地球上最早生命诞生的事件的确切顺序永远不会被证实。“正如许多化学实验被称为‘生命的起源’，它们是有益的，而不是决定性的。”他说。

目前，人们还没有发现地球上生命的起源。然而，中国数字科技博物馆的数据显示，考古证据表明，地球上的原始生命是细菌，38亿年前在格陵兰岛发现了细菌化石。然后，按照细菌、真菌、单细胞生物和珊瑚昆虫的顺序，形成了最早的海洋生物。此后，海洋生物进入陆地，鸟类出现了。最早的灵长类化石形成于6500万年前。人类最近的祖先——南方古猿的化石在南非被发现，距今已有600万年的历史。(张张编)