生命起源仍然是一個科學謎團，研究分為”自下而上”的方法（模擬早期地球環境）和”自上而下”的方法（利用生物進化論追溯生命形式）。最近一篇跨學科文章建議，通過研究電子傳遞鏈這一普遍的新陳代謝系統來彌合這兩種方法，從而深入了解生命最早的新陳代謝策略和起源。

生命起源仍然是一個科學謎團，研究分為”自下而上”的方法（模擬早期地球環境）和”自上而下”的方法（利用生物進化論追溯生命形式）。最近一篇跨學科文章建議通過研究電子傳遞鏈這一普遍的新陳代謝系統來彌合這兩種方法之間的差異，從而深入了解生命最早的新陳代謝策略和起源。

儘管經過多年的發展，生命起源仍然是科學界最持久的謎團之一。“生物學的最基本特徵，即生物體由細胞組成，通過DNA 傳遞遺傳信息，使用蛋白酶進行新陳代謝，都是在早期進化史中通過特定過程出現的，”歐柏林學院生物學副教授亞倫-戈德曼（Aaron Goldman）說。”了解這些最基本的生物系統最初是如何形成的，不僅能讓我們更深入地了解生命在最基本的層面上是如何運作的，還能讓我們了解生命最初究竟是什麼，以及我們如何在地球之外尋找生命。生命最初是如何出現的這一問題通常是通過實驗室實驗來研究的，這些實驗模擬早期地球環境，尋找能夠產生與我們今天在生物體中看到的相同種類的生物分子和代謝反應的化學物質。這種方法被稱為”自下而上”的方法，因為它使用的是前生物時期地球上可能存在的材料。雖然這些所謂的”前生物化學”實驗成功地證明了生命可能是如何起源的，但它們並不能告訴我們生命實際上是如何起源的。與此同時，其他研究利用進化生物學的技術，根據當今生命的數據重建早期生命形式可能的樣子。這種方法被稱為”自上而下”的方法，可以告訴我們生命在地球上的歷史。然而，自上而下的研究只能追溯到今天生物體內仍然保存的基因，因此不能一直追溯到生命的起源。儘管自上而下的研究和自下而上的研究都有局限性，但它們的共同目標都是發現生命的起源，而且理想的情況是，它們的答案應該趨同於一系列共同的條件。戈德曼、勞裡-巴傑（美國宇航局噴氣推進實驗室（JPL）天體生物學研究科學家）及其同事發表的一篇新文章試圖彌合這一方法論上的差距。作者認為，將自下而上的生命起源合理途徑實驗室研究與自上而下的早期生命形式進化重建相結合，可以用來發現早期地球上生命的真正起源。在論文中，作者描述了一種對當今生命至關重要的現象，這種現象可以通過結合自下而上和自上而下的研究進行研究：電子傳遞鏈。電子傳遞鍊是一種新陳代謝系統，從細菌到人類，生命樹上的各種生物都使用它來產生可用的化學能。電子傳遞鏈的類型多種多樣，每種生命形式和它們所使用的能量代謝方式都有專門的電子傳遞鏈：例如，我們的線粒體含有一條與我們的異養（消耗食物）能量代謝有關的電子傳遞鏈；而植物則有一條完全不同的電子傳遞鏈與光合作用（從陽光中產生能量）有關。在整個微生物世界中，生物體使用多種電子傳遞鏈與各種不同的能量代謝相聯繫。儘管存在這些差異，作者描述了自上而下研究的證據，表明最早的生命形式就使用這種代謝策略，他們還提出了幾種可以追溯到進化史早期的祖先電子傳遞鏈模型。他們還調查了目前自下而上的證據，這些證據表明，即使在我們所知的生命出現之前，礦物和早期地球海洋水也可能促進了類似電子傳輸鏈的化學反應。受這些觀察結果的啟發，作者概述了未來的研究策略，即綜合自上而下和自下而上對電子傳遞鏈最早歷史的研究，從而更好地理解遠古的能量代謝和更廣泛的生命起源。這項研究是JPL巴傑領導的這個多機構跨學科團隊五年來工作的結晶，該團隊由美國宇航局-國家科學基金會生命起源創意實驗室資助，研究早期地球地質環境中如何出現新陳代謝反應。該研究小組此前的研究工作包括：由礦物驅動的特定電子傳輸鏈反應（由JPL研究科學家傑西卡-韋伯領導）；古代酶如何在其活性位點中結合前生物化學（由戈德曼領導）；以及在能量極其有限的環境中的微生物新陳代謝（由南加州大學的道格-拉羅領導）。巴傑說：”新陳代謝的出現是一個跨學科的問題，因此我們需要一個跨學科的團隊來研究這個問題。我們的工作利用了化學、地質學、生物學和計算建模的技術，將這些自上而下和自下而上的方法結合起來，這種合作對於未來研究前生物代謝途徑非常重要。”