早期生命的第一个代谢酶：科学家发现生命进化中缺失的基石

日前，罗格斯大学的研究人员发现了人体一种蛋白质结构的起源，这种蛋白质结构在人体内负责新陈代谢，这些简单的分子为地球的早期生命提供了能量，并且还可以充当化学信号，帮助NASA在其他星球上寻找生命。

他们的研究发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)杂志上，研究预测了35亿到25亿年前最早的蛋白质是什么样子。

像一个千变万化的谜一样，科学家们追溯了酶(蛋白质)从古老过去到现在的进化过程。解决这个谜需要两块缺失的碎片，没有它们，地球上的生命就不可能存在。通过构建一个由它们在新陈代谢中的作用连接起来的网络，这个团队发现了这些缺失的部分。

该研究的合著者、罗格斯大学罗伯特·伍德·约翰逊医学院(Rutgers Robert Wood Johnson Medical School)生物化学和分子生物学教授、高级生物技术和医学中心(Center for Advanced Biotechnology and Medicine)常驻教员维卡斯·南达(Vikas Nanda)说：“我们对地球生命的起源知之甚少。这项研究可以让我们跨越时间，对最早的代谢蛋白提出假设，我们的预测将在实验室中进行测试，以更好地了解地球生命的起源，并且启发生命在其他地方起源的可能方式。我们正在实验室里建立蛋白质模型，并测试它们是否能引发对早期生命新陈代谢过程至关重要的反应。”

在美国国家航空航天局的资助下，由罗格斯大学领导的一个名为ENIGMA(Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors)的科学家团队正在通过美国国家航空航天局天体生物学计划的成员身份进行这项研究。ENIGMA项目试图揭示最简单的蛋白质在生命早期阶段的催化作用。

资深作者、ENIGMA首席研究员和罗格斯大学新伯朗士威校区杰出教授、环境生物物理学、分子生态学实验室负责人保罗·G·法尔(Paul G. Falkowski)说：“我们认为生命是从非常小的基石进化而来的，并且像乐高积木套装那样，发展出细胞和像我们一样更复杂的生物体。我们认为我们已经找到了生命的‘积木’——正是这些‘乐高积木’最终导致了细胞、动物和植物的进化。”

罗格斯大学研究小组着重研究了两种蛋白质折叠，它们可能是早期新陈代谢的第一个结构。这两种两种蛋白质折叠分别是铁氧还蛋白折叠(ferredoxin fold)和“罗斯曼”折叠(Rossmann fold)，前者与铁硫化合物结合，后者与核苷酸(DNA和RNA的基石)结合。这就是生命进化过程谜题中缺失的两个部分。

蛋白质是氨基酸链，而氨基酸链在空间中的三维路径称为折叠。铁氧还蛋白是含有铁原子和无机硫化物，具有电子传递体作用的小分子蛋白质，它存在于现代蛋白质当中，并且穿梭在细胞周围的电子里以促进新陈代谢。电子会在固体、液体和气体中流动，为生命系统提供动力，而任何其他有可能支持生命的行星系统也一定存在同样的电动力。

有证据表明，这两种蛋白质折叠可能有一个共同的祖先，如果是真的话，这个祖先可能就是生命的第一个代谢酶。