研究發(fā)現(xiàn)氰化物、氨和二氧化碳生成氨基酸與核酸

生命如何起源是盤旋在無數(shù)人心中的問號(hào)。美國科學(xué)家在7月28日出版的《自然·化學(xué)》雜志上發(fā)表論文稱，他們發(fā)現(xiàn)了一組新化學(xué)反應(yīng)：被認(rèn)為在早期地球上很常見的氰化物、氨和二氧化碳發(fā)生反應(yīng)，生成蛋白質(zhì)和DNA的基本組成部分氨基酸和核酸。這些反應(yīng)不僅為生命起源提供了新見解，也能用于某些制造過程，如利用廉價(jià)的原始材料生成特定的生物分子等。

40億年前，地球上沒有生命，被浩瀚的海洋覆蓋。數(shù)百萬年后，在這份“原始湯”中，生命出現(xiàn)了。生命如何出現(xiàn)一直是未解之謎。最新論文主要作者、斯克里普斯研究所化學(xué)副教授拉馬納拉亞南·克里希納穆提博士說：“我們提出了一種新范式來解釋這種轉(zhuǎn)變，我們認(rèn)為這種化學(xué)反應(yīng)在早期地球上可能發(fā)生。”

今年早些時(shí)候，克里希納穆提團(tuán)隊(duì)展示了氰化物如何將生命起源前的分子和水轉(zhuǎn)化為生命所需的基本有機(jī)化合物。與此前提出的反應(yīng)不同，該反應(yīng)在室溫和較寬泛的酸堿值范圍內(nèi)即可進(jìn)行。

在現(xiàn)今的細(xì)胞中，氨基酸由名為α-酮酸的前體使用氮和特殊蛋白質(zhì)（酶）生成。有證據(jù)表明，α-酮酸在地球早期可能就已存在。但許多人假設(shè)，在細(xì)胞生命出現(xiàn)前，氨基酸由完全不同的前體醛而非α-酮酸生成，因?yàn)槟菚r(shí)轉(zhuǎn)化所需的酶尚不存在。

成功利用氰化物驅(qū)動(dòng)其他化學(xué)反應(yīng)后，克里希納穆提團(tuán)隊(duì)提出新假設(shè)：即使沒有酶，氰化物也可能有助于將α-酮酸轉(zhuǎn)化為氨基酸，他們?cè)诜磻?yīng)中加入氨（早期地球上氮的存在形式）和二氧化碳。材料備齊后，他們很快看到氨基酸形成。

研究人員表示，由于新反應(yīng)與今天細(xì)胞內(nèi)發(fā)生的反應(yīng)相對(duì)類似。除了由氰化物而非蛋白質(zhì)驅(qū)動(dòng)，因此它似乎更可能是早期生命的來源。此外，反應(yīng)副產(chǎn)物是乳清酸鹽，它是構(gòu)成DNA和RNA的核苷酸的前體。這表明，同樣的“原始湯”在適當(dāng)條件下，可能會(huì)產(chǎn)生大量生命關(guān)鍵元素所需的分子。

研究人員表示，新發(fā)現(xiàn)的化學(xué)反應(yīng)在某些制造過程中也很有用，如利用廉價(jià)的原始材料生成特定的生物分子等，接下來他們將繼續(xù)探索這種混合物會(huì)產(chǎn)生何種化學(xué)反應(yīng)。