医学进展
2017年09月号
卷首语
医学进展
医学里程碑

远古生命的出现不依赖于磷酸盐?

作者:包丽霞

美国波士顿大学的Goldford等研究人员对远古生命的代谢数据进行了模拟研究,发现原始生命形式可能根本不依赖于磷酸盐,相关文章发表于《细胞》杂志。
磷酸盐作为遗传和代谢的基石对于当今所有生命系统均非常重要,而在原始地球上却难以获得磷酸盐。因此,有科学家假设,早期的代谢途径并不依赖于磷酸盐,而且在磷酸盐出现前,矿物质表面的硫和铁可能实现了催化和能量代谢的功能。其中一种值得注意的生命起源情境是,ATP的作用最初由一种含硫化合物——硫酯来承担。
为检验“铁硫世界假说”和“硫酯世界情境”的可能性,研究人员使用计算系统生物学方法,进行了复杂新陈代谢网络的大规模分析。研究人员采用了一个大型数据库,以探索所谓的“生物圈水平的代谢”。研究人员鉴定了在生命起源前环境中可能存在的8个无磷化合物。接着利用一种算法,研究人员模拟了在存在这8种化合物的情况下如何反应从而形成原始代谢网络。分析结果显示,一些简单的生命起源前化合物可能促进了不依赖磷酸盐的代谢网络。该网络包括315个反应和260个代谢物,足以支撑主要生物分子(如氨基酸和羧酸)的合成。而且,这种网络有丰富的含铁硫簇的酶,支持了现代生物化学起源于矿物地球化学这一想法。研究人员还发现,硫酯(而非磷酸盐)可能使该网络克服热力学瓶颈。
虽然这一非实验证据尚未明确证实生命起始时无需磷酸盐,但其有力地支持了“铁硫世界假说”和“硫酯世界情境”。磷酸盐加入前的古老代谢网络是否使生命系统得以出现仍需进一步研究。(作者:包丽霞)
参考文献:Cell 2017;168:1126-1134

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