碳和硅通过细菌首次结合

硅基生命会是什么样子？一种新的蛋白质可能会帮助人们找到答案。资料来源:贾斯珀·朱宁/彭博社通过盖蒂

蛋白质解决了这个问题。通过指导进化过程，科学家创造了一种结合碳和硅的蛋白质。这项创新可以改变人们生产许多产品的方式，从药品到发光二极管灯、半导体和电脑屏幕。相关结果最近发表在《科学》杂志上。

尽管硅是地壳中第二丰富的元素，但它不能与碳自然结合。这意味着制造商必须使用人工方法来制造两者结合的化合物。这种化合物被称为硅酮，存在于许多材料中，包括粘合剂和硅酮涂层。

加州理工学院的弗朗西斯·阿诺德说，利用生物学原理创造同样的组合会更可靠，而且可能更便宜。然而，直到现在，科学家还没有能够发现或产生这样的反应。

现在阿诺德和他的同事们已经发布了一种执行这项任务的蛋白质。该团队通过一种称为定向进化的人工选择过程创造了这种蛋白质。它超越了结合这两个元素的所有其他现有方法。

阿诺德的团队从海洋嗜热红酵母基因组序列中发现的一种蛋白质开始。海洋红嗜热盐细菌是一种最初在冰岛温泉中发现的细菌。这种蛋白质被称为细胞色素C酶，通常将电子传输到细胞附近。然而，早期的实验室测试表明，只要有一点点定向，它就有可能创造出研究人员一直在寻找的组合。

他们在大肠杆菌中合成了这种蛋白质，并通过随机突变其DNA编码对其进行了修饰。每次，研究人员选择最有希望的候选化合物，并再次对其进行变异。经过三轮突变后，这种蛋白质结合硅和碳的效率是任何合成催化剂的15倍。与此同时，它更可靠，产生更少不需要的副产品。

加州大学戴维斯分校的安娜利斯·弗朗茨认为，这一过程对药物发现特别有用，因为硅被用于一些药物中。阿诺德说，这项研究也可能有助于回答在地球或其他星球上硅基生命形式会是什么样子的问题。"你可以开始想象当硅被添加到生命形式中时会发生什么."

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