圖片來源：Daniel Segrè等

科研試劑供應(yīng)商-（www.qiyibio.com）齊一生物

生命起源的一個(gè)大秘密是，在沒有磷酸鹽的早期地球上，磷酸鹽如何成為遺傳和細(xì)胞新陳代謝機(jī)制的基本建構(gòu)模塊。近日，刊登于《 細(xì)胞 》期刊的研究顯示，科學(xué)家使用系統(tǒng)生物學(xué)方法解開了這個(gè)古老謎題，數(shù)據(jù)證據(jù)顯示，遠(yuǎn)古生命可能并不依靠磷酸鹽。相反，一種簡(jiǎn)單且數(shù)量豐富的分子促使硫基無磷新陳代謝的出現(xiàn)，*終形成了有能力支撐多種重要生物分子合成的生化反應(yīng)網(wǎng)。

磷酸鹽對(duì)所有現(xiàn)代生命形式都是必不可少的，從提供 DNA 主鏈到驅(qū)動(dòng)細(xì)胞的能量源三磷酸腺苷（ATP），磷酸鹽是關(guān)鍵的生物結(jié)構(gòu)單元，而且，這種化學(xué)物質(zhì)廣泛參與了新陳代謝、生化反應(yīng)。但科學(xué)家認(rèn)為，在生命起源以前沒有這種物質(zhì)。于是，有人假設(shè)早期的代謝途徑并不依賴磷酸鹽，而礦物質(zhì)表面的硫和鐵被認(rèn)為能完成催化和能量機(jī)能。

為了找到答案，美國(guó)波士頓大學(xué)的 Daniel Segrè及同事，使用計(jì)算生物學(xué)系統(tǒng)構(gòu)建了復(fù)雜新陳代謝網(wǎng)絡(luò)的大型數(shù)據(jù)庫(kù)，包含來自地球整個(gè)生物圈的所有已知的生化反應(yīng)。然后，探索了所謂的“生物圈水平新陳代謝”，研究人員鑒定了在生命起源以前環(huán)境中可能發(fā)現(xiàn)的 8 個(gè)無磷化合物。

接下來，他們使用一種算法分析了這些分子如何反應(yīng)，以形成新的代謝物。分析結(jié)果顯示，一些簡(jiǎn)單化合物可能促進(jìn)了不依賴磷酸鹽的的代謝網(wǎng)絡(luò)。該網(wǎng)絡(luò)包括 315 個(gè)反應(yīng)和 260 個(gè)代謝物，足以支撐主要生物分子的合成。而且，這種新網(wǎng)絡(luò)富含鐵—硫簇酶，支持了“鐵硫世界假說”。他們還發(fā)現(xiàn)，硫酯可能會(huì)起到磷酸鹽在現(xiàn)代生物化學(xué)中發(fā)揮的一些作用。