古代蛋白質研究揭示了自然選擇是如何在生命本身之前進行的
生命究竟是如何從非生物物質中產生的,這是一個重大的謎團,一項新的研究發現,在地球上出現生命本身之前,自然選擇可能已經發揮了作用。通過重現原始湯,科學家們確定了特定氨基酸的雞尾酒是如何告知地球上每一個生命體的遺傳密碼的。
儘管自然界有數百種不同的氨基酸,但從大腸桿菌到大象,每一種生物體中都能找到20種核心氨基酸。這是因為一切都可以通過複雜的生命樹追溯到數十億年前存在的一個共同祖先。但是這20種特定的氨基酸有什麼特別之處呢?找出這一點是由約翰霍普金斯大學和查爾斯大學的科學家共同領導的一項新研究的目標。
該團隊在實驗室中重現了早期地球的條件,包括在生命出現之前非常常見的氨基酸組合。其中一些被認為是在來自太陽的紫外線與當時大氣層中的氣體相互作用時產生的,而另一些則是搭乘隕石到達的,這些隕石撞擊地球的頻率比現在更高。
在他們的實驗中,研究小組觀察到一種自然選擇過程的發生,即使在沒有生命的情況下。古代有機化合物傾向於將最適合將蛋白質折疊成關鍵功能形狀的氨基酸整合到它們的生物化學中,這使這些化合物有更好的機會存活。給它足夠的時間,就會有更多的有機化合物具有對生命有利的特性。
這項研究的共同負責人斯蒂芬-弗里德說:”蛋白質折疊基本上允許我們在我們星球上出現生命之前就進行進化。可以在有生物學之前就進行進化,也可以在有DNA之前就對那些對生命有用的化學物質進行自然選擇。”
該研究小組說,這一過程可以幫助解釋非生命物質和生物體之間的神秘過渡。一旦第一個極其簡單的生命體被激發出來,它們就可以繼續進化成數十億年來曾經生活過的所有其他東西,保存那些”特殊”的氨基酸。
弗里德說:”為了實現達爾文意義上的進化,你需要有這種將DNA和RNA等遺傳分子變成蛋白質的複雜方式。但是複制DNA也需要蛋白質,所以我們有一個雞和蛋的問題。我們的研究表明,在達爾文進化論之前,大自然可能已經選擇了具有有用特性的構件”。
這項研究不只是對地球上的生命有影響–類似的規則也可能適用於其他世界。畢竟,在彗星和小行星中已經檢測到了氨基酸,而且似乎在那里相當普遍。
“宇宙似乎喜歡氨基酸,”弗里德說。”也許如果我們在一個不同的星球上發現了生命,也不會有什麼不同。”
這項研究發表在《美國化學學會雜誌》上。