没有磷酸盐也能有生命

资料来源:丹尼尔·塞格雷等人。

生命起源的一个大秘密是磷酸盐是如何在没有磷酸盐的早期地球上成为遗传和细胞代谢机制的基本构件的。最近，发表在《细胞》杂志上的研究表明，科学家已经用系统生物学方法解决了这个古老的难题。数据和证据表明古代生命可能不依赖磷酸盐。相反，简单而丰富的分子促进了硫基无磷代谢的出现，最终形成一个能够支持多种重要生物分子合成的生化反应网络。

磷酸盐对所有现代生命形式都是必不可少的。从提供DNA骨架到驱动细胞的能量来源——三磷酸腺苷，磷酸盐是关键的生物结构单位。此外，这种化学物质广泛参与新陈代谢和生化反应。但是科学家认为在生命起源之前没有这种物质。因此，一些人认为早期代谢途径不依赖磷酸盐，矿物表面的硫和铁被认为完成了催化和能量功能。

为了找到答案，美国波士顿大学的丹尼尔·塞格雷和他的同事利用计算生物学系统建立了一个复杂代谢网络的大型数据库，其中包含了地球整个生物圈中所有已知的生化反应。然后，对所谓的“生物圈水平代谢”进行了探索，研究人员确定了8种无磷化合物，这些化合物可能在生命起源之前就在环境中发现了。

接下来，他们使用一种算法来分析这些分子如何反应形成新的代谢物。分析结果表明，一些简单的化合物可以促进非磷酸盐依赖的代谢网络。该网络包括315个反应和260个代谢物，足以支持主要生物分子的合成。此外，新网络富含铁硫簇酶，支持“铁硫世界假说”。他们还发现硫酯在现代生物化学中可能发挥一些作用。

这些非实验证据并没有最终回答无磷生命起源的问题。接下来，研究人员将继续使用这种方法来探索生命的起源。(唐毅宸)