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斯克里普斯研究所(TSRI)的化学家们已经开发了一个关于地球上生命如何开始的迷人新理论

他们今天在“自然通讯”杂志上发表的实验证明,今天支持生命的关键化学反应可能是用40亿年前地球上可能存在的成分进行的

“这对我们来说是个黑盒子,”TSRI化学副教授,新研究的资深作者Ramanarayanan Krishnamurthy博士说

“但如果你专注于化学,那么生命起源的问题就会变得不那么令人生畏

”对于这项新研究,Krishnamurthy和他的共同作者,他们都是国家科学基金会/国家航空航天局化学进化中心的成员,专注于一系列化学反应,构成研究人员称之为柠檬酸循环

从火烈鸟到真菌的每一种需氧生物依赖于柠檬酸循环来释放细胞中储存的能量

在之前的研究中,研究人员想象早期生活使用与柠檬酸循环相同的分子,就像今天的生命一样

Krishnamurthy解释这种方法的问题在于,这些生物分子是脆弱的,并且在循环中使用的化学反应在地球的第一个十亿年中不会存在 - 这些成分根本就不存在

新研究的领导者首先从化学反应开始

他们编写了这个配方,然后确定了早期地球上存在的哪些分子可以作为成分

这项新研究概述了两个非生物循环 - 称为HKG循环和丙二酸循环 - 如何能够共同启动柠檬酸循环的粗略版本

这两个循环使用与柠檬酸循环中的α-酮酸和β-酮酸相同的基本化学反应

这些共同的反应包括醛醇加成,它将新的源分子带入循环,以及β和氧化脱羧,它们将分子释放为二氧化碳(CO2)

当他们进行这些反应时,研究人员发现除了二氧化碳外,它们还可以产生氨基酸,这也是柠檬酸循环的最终产物

研究人员认为,随着酶等生物分子的出现,它们可能导致在这些基本反应中取代非生物分子,使其更加精细和高效

“随着时间的推移,化学反应可能保持不变,只是分子的性质发生了变化,”Krishnamurthy说

“根据生物学的需要,随着时间的推移,这些分子变得越来越复杂

”“现代新陈代谢有一个非生物学的前体,模板,”新研究的第一作者,副教授Greg Springsteen博士补充道

弗曼大学的化学

使这些反应更加合理的事实是,在这些反应的中心是一种叫做乙醛酸的分子,研究表明它可以在早期地球上获得,并且是今天柠檬酸循环的一部分(称为“乙醛酸分流或循环”) )

Krishnamurthy表示,需要进行更多的研究,以了解这些化学反应如何像柠檬酸循环一样可持续发展

出版物:Greg Springsteen等,“Glyxylate氧化脱羧作为柠檬酸循环的原代代谢类似物的连接循环”,Nature Communications 9,产品编号:91(2018)doi:10.1038 / s41467-017-02591-0来源:斯克里普斯研究所

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