新陈代谢是如何开始的？可能与一种铁氧还原蛋白有关

生命通过代谢过程将食物转化为能量，为运动和生长提供动力。科学中最持久的谜团之一是:新陈代谢是如何开始的？为了回答这个问题，英国科学家对一种原始的氧化铁还原蛋白进行了逆向工程，并将其植入活细菌中。结果，根据物理学家组织网络的一份报告，这种蛋白质成功地促进了细胞新陈代谢、生长和繁殖。

氧化铁还原蛋白通过让电流在细胞内流动来支持细菌、植物和动物的新陈代谢。在今天的生物体中，这些蛋白质有不同的复杂形式，但研究人员推测，它们都来自于在所有现存祖先中发现的一种更简单的蛋白质。

为此，研究人员比较了生物体内存在的各种氧化铁还原蛋白分子，并用计算机模型设计了它们的祖先形式，最终创造了这种蛋白的基本版本——一种可以在细胞中导电的简单氧化铁还原蛋白。研究表明，这种蛋白质可以产生多种类型的氧化铁还原蛋白质，这些蛋白质通过多代进化而存在。

为了证明这种古老的蛋白质能够支持生命的繁殖，研究人员将它植入活细胞。他们移除了大肠杆菌用来制造氧化铁还原蛋白的基因，并添加了该蛋白。结果表明，尽管转基因大肠杆菌菌落比正常情况慢，但仍能存活和生长。

该研究的第一作者、海洋与海岸科学系的博士后研究员安德鲁·蒙德特(Andrew Mundt)说:“理解地球上所有生命的祖先——古代细胞的内部运作原理，有助于我们理解生命是如何产生的，以及生命在其他世界中是如何发生的。现在，我们离这一点更近了。”

这项研究的共同作者、罗格斯·伍德·约翰逊医学院的教授维卡·南达说，这一发现在合成生物学和生物电子学领域具有重要意义。合成生物学利用微生物的新陈代谢来生产工业化学品，而生物电子学则试图利用细胞的自然回路来储存能量和执行其他功能。

南达说:“我们创造了一个支持生命复制的简化版本。未来的实验可以基于这个简单的版本，也可以用于工业领域。”