重大突破!科学家重现 40 亿年前生命起源关键一步

在浩瀚宇宙中,地球犹如一颗蓝色明珠,孕育出了丰富多彩的生命。但生命究竟如何在这颗星球上诞生,始终是科学界最大的谜团之一。如今,一则重磅消息传来:科学家成功重现了约 40 亿年前生命起源的关键步骤,首次证实了在早期地球环境下,氨基酸与核糖核酸(RNA)能够自发结合,这一突破性进展,为我们揭开生命诞生的神秘面纱,照亮了前行的道路。

伦敦大学学院(UCL)的研究团队,经过不懈探索,在生命起源的研究征程上迈出了关键一步。我们都知道,氨基酸作为蛋白质的基本组成部分,堪称 “生命的引擎”,驱动着几乎所有生物功能。然而,蛋白质虽神通广大,却无法自我复制,也不能生成自身合成所需的指令,而这些关键指令,正是来自与 DNA 密切相关的 RNA 分子。长久以来,科学家们一直好奇,生命的这两种核心成分 ——RNA 与氨基酸,在生命诞生之初,究竟是如何相互作用、协同演化的。如今,这个困惑科学界多年的谜题,终于有了关键线索。

自 20 世纪 70 年代初起,科学家们就试图让氨基酸与 RNA 结合,却始终未能成功。以往实验中,使用的高活性分子在水中易分解,还会让氨基酸彼此反应,而非与 RNA 结合。此次,伦敦大学学院的团队另辟蹊径,从生物学中汲取灵感,采用温和方法将氨基酸转化为活性形式,巧妙借助硫酯这一高能化合物,成功实现了氨基酸与 RNA 的结合。值得一提的是,硫酯在生命的多种生化过程中本就发挥着重要作用,此前也有理论认为它在生命起源阶段扮演关键角色,此次研究更是将 “RNA 世界” 与 “硫酯世界” 两种主流生命起源理论有机整合。

论文资深作者、伦敦大学学院化学系的马修・波纳教授兴奋地表示:“生命的存续依赖蛋白质合成能力,而理解蛋白质合成的起源,是破解生命起源谜题的关键。我们的研究,借助水中中性 pH 环境下的简单化学反应,完成了蛋白质合成复杂过程的第一步 —— 让氨基酸与 RNA 结合,且这一反应具有自发性和选择性,极有可能在早期地球环境中自然发生。” 如今生命依靠核糖体这一复杂分子机器合成蛋白质,需信使 RNA 携带化学指令,核糖体读取信息后将氨基酸连接成蛋白质。而此次研究成果,无疑为这一复杂过程的起源提供了关键线索。

去年,该团队曾证实泛酰巯基乙胺可在模拟早期地球的环境中合成,而此次氨基酸转化为活性形式,正涉及氨基酸与泛酰巯基乙胺反应形成硫酯的过程。这一系列研究成果相互印证,表明泛酰巯基乙胺极有可能在生命起源中发挥了重要作用。研究人员还通过多种分子结构探测技术,包括多种磁共振成像技术和质谱分析技术,对反应进行追踪,尽管反应规模极小,无法通过光学显微镜观察,但先进技术助力团队精准捕捉到了这一生命起源关键步骤的蛛丝马迹。

目前,研究团队已将目光投向下一步 —— 探究 RNA 序列如何优先结合特定氨基酸,使 RNA 能够开始编码蛋白质合成的指令,这正是遗传密码的起源。波纳教授坦言:“要完全阐明生命起源,我们仍面临诸多挑战,但蛋白质合成起源问题,无疑是其中最具挑战性也最令人兴奋的。” 第一作者乔蒂・辛格博士也满怀期待地表示:“若有一天,化学家能利用简单小分子组装出具有自我复制能力的分子,那将是破解生命起源之谜的里程碑,而我们的研究,让这一目标更近了一步。”

这项研究不仅是生命科学领域的重大突破,更让我们对生命起源有了全新认识。在早期地球的水池或湖泊中(海洋因化学物质浓度可能过低,可能性较小),氨基酸与 RNA 的自发结合,或许正是生命诞生的 “星星之火”,点燃了地球上生命演化的燎原之势。随着研究的深入,我们有望逐步拼凑出生命起源的完整拼图,理解从无机小分子到有机生命的神奇跨越 。

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