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《自然》:氰化物可能有助于在40億年前的早期地球上進化出生命
2022-02-10 10:05:14   來源:化石網   評論:0 點擊:

《自然》:氰化物可能有助于在40億年前的早期地球上進化出生命(化石網整理)據cnBeta:一勺碳、一粒氫和一丁點氰化物 -- 這可能是生命構件的配方的一個片段。在歷史的長河中,氰化物當之無愧地贏得了作為一種


《自然》:氰化物可能有助于在40億年前的早期地球上進化出生命

(化石網整理)據cnBeta:一勺碳、一粒氫和一丁點氰化物 -- 這可能是生命構件的配方的一個片段。在歷史的長河中,氰化物當之無愧地贏得了作為一種毒物的聲譽。其作為生物武器的使用可以追溯到19世紀末的普法戰爭,一直到兩次世界大戰,另外還有些證據支持它在兩伊戰爭中的作用。
 
此外,它甚至已經滲透到流行文化中,像知名的間諜電影。
 
但在周四發表在《自然》上的一篇論文中,一組化學家提出,雖然氰化物結束了我們所知道的生命,但它可能有助于在約40億年前的早期地球上進化出生命。在那時,世界看起來非常不同。比如像我們所呼吸的氧氣還不存在。
 
來自加州斯克里普斯研究所的化學家、該研究的論文第一作者Ramanarayan Krishnamurthy說道:“氰化物對我們今天工作的生物類型是有毒的。但如果生物學知道如何處理它,它可能就不是毒藥。”
 
為此,在實驗室里,Krishnamurthy和其他研究人員基本上將早期地球上存在的一堆分子混合在一起,然后將一些氰化物放入其中。
 
具有諷刺意味的是,這種危險的東西居然有助于合成最簡單的生命成分--在適度的反應條件下,只需相對較少的步驟。這一切相當得出人意料。Krishnamurthy說道:“當它如此簡單時,有時會讓你感到恐懼。我們讓三四個不同的人檢查了這個,以確保我們確實是準確的。”
 
這一研究團隊表示,其獨特的機制標志著這種通往生命根源的生物途徑的 “首次展示”--而且比其被廣泛接受的無毒對應物簡單得多,后者需要極端的反應條件、復雜的步驟和一絲的信任。
 
40億年前到底發生了什么?
 
“原始湯”,也就是曾經在早期地球的海洋中自由旋轉的各種分子桶。
 
長期以來,專家們認為這種元素燉湯迫使分子相互作用并形成復雜的化合物,然后混合在一起,經過許多步驟后,產生了簡單的生物體。后來,所有這些東西變成了我們。
 
在這個傳奇故事中的一個重要特征是--還原性三羧酸循環(簡稱r-TCA循環)。這個八步的生物過程利用蛋白質形成維持生命的化合物。簡而言之,它被認為是今天的生命所必需的,所以專家們認為它很可能在很久以前就對生命至關重要,并在原始湯中燃燒起來。
 
但問題是:早期地球的環境對r-TCA來說并不理想。當我們的軌道還年輕時,氧氣并不存在,推動循環的蛋白質也不存在?茖W家們經常說,某些金屬可能已經讓事情發生了,但那需要極端的條件如超高的熱量。
 
于是Krishnamurthy指出,這些條件不僅在早期地球上不太可能存在,而且還妨礙了科學家在實驗室中一步步地模仿古代的r-TCA;瘜W家們必須把所有的東西放在一起,應用這些條件,暗黑等待和觀察。
 
雖然這樣的實驗確實產生了r-TCA化合物,但很難證明它們真的來自這個循環;旧,目前還不清楚r-TCA是否真的發生在40億年前。
 
為了證明另一種制造生命起始化合物的還原循環,Krishnamurthy用氰化物代替麻煩的金屬來進行實驗。值得注意的是,他發現這些分子遵循跟r-TCA相同的路徑,但總體階段較少且條件溫和得多。
 
它似乎以一種明顯容易的方式講述了早期地球生命的故事。
 
雖然研究人員對他們的結果持謹慎態度,但Krishnamurthy表示--“氰化物被認為在早期地球上已經存在,盡管一直沒有直接的證據,因為它是一個可能被消耗的反應性分子。”
 
生物學有一個過去
 
無論如何,該團隊的結果極大地強調了Krishnamurthy的意識形態:“生物學今天所做的就是生物學今天所做的。它不需要40億年前的生物學所基于的。”
 
Krishnamurthy就如何消化這一概念描繪了一個美妙的比喻。想象一下,把一個來自偏遠村莊,只知道用磚頭和一些建筑工人建造房屋的人帶到紐約市。他們會敬畏地看著那些摩天大樓,然后可能會問,這些金屬塔是如何建成的。然而他們所忽略的是,這些摩天大樓并不是用磚頭建造的,也絕對不是由一小群建筑工人建造的。它們是由鋼鐵制成的并使用了起重機和巨大的設備。“我們現在看的是生物學,這是一個巨大的、美麗的建筑,”Krishnamurthy說道,“但我們不知道它是如何建造的,之前有什么東西讓它發生。”
 
如果早期地球上有足夠的氰化物,生命很可能歸功于我們現在已經接受為毒藥的東西。再進一步講,如果外星生物存在于其他星球上,也許氰化物在那里也起到了作用。
 
“我們正在讓化學告訴我們,而不是假設我們已經知道40億年前的生物學應該是什么,”Krishnamurthy說道。

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