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科學(xué)家概述了理解生命起源的新策略。信用:uux.cn/Unsplash/CC0公共領(lǐng)域
（神秘的家概解生地球uux.cn）據(jù)奧柏林學(xué)院：最初的生命形式是什么樣的？在一篇新觀點(diǎn)文章中，科學(xué)家描述了一種通過研究電子傳遞鏈的述理最早進(jìn)化來回答這個(gè)問題的策略，電子傳遞鏈?zhǔn)敲鹨环N具有非常古老歷史的普遍代謝策略。這篇論文發(fā)表在美國國家科學(xué)院學(xué)報(bào)上。新策
盡管取得了幾十年的科學(xué)進(jìn)步，生命的家概解生起源仍然是科學(xué)中尚未解決的重大問題之一?！吧飳W(xué)的述理最基本特征，即生物體由細(xì)胞組成，命起它們通過DNA傳遞遺傳信息，新策它們使用蛋白酶來運(yùn)行新陳代謝，科學(xué)都是家概解生通過非常早期的進(jìn)化歷史中的特定過程出現(xiàn)的，”奧柏林學(xué)院生物學(xué)副教授Aaron Goldman說。述理
“了解這些最基本的命起生物系統(tǒng)最初是如何形成的，不僅會讓我們更深入地了解生命在最基本的新策層面上是如何工作的，還會讓我們更深入地了解生命最初到底是什么，以及我們?nèi)绾卧诘厍蛑鈱ふ疑??！?br>生命最初是如何出現(xiàn)的問題通常是通過模擬早期地球環(huán)境的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)來研究的，并尋找能夠產(chǎn)生與我們今天在生物體中看到的相同類型的生物分子和代謝反應(yīng)的化學(xué)物質(zhì)。這被稱為“自下而上”的方法，因?yàn)樗m用于前地球上已經(jīng)存在的材料。雖然這些所謂的“前生物化學(xué)”實(shí)驗(yàn)成功地證明了生命“可能”是如何起源的，但它們無法告訴我們生命實(shí)際上是如何“確實(shí)”起源的。
與此同時(shí)，其他研究使用進(jìn)化生物學(xué)的技術(shù)，根據(jù)今天生命的數(shù)據(jù)，重建早期生命形式可能的樣子。這被稱為“自上而下”的方法，可以告訴我們地球上生命的歷史。
然而，自上而下的研究只能追溯到今天生物中仍然保守的基因，因此不能一直追溯到生命的起源。盡管有其局限性，自上而下和自下而上的研究都旨在實(shí)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)生命起源的共同目標(biāo)，理想情況下，它們的答案應(yīng)該集中在一組共同的條件上。
Goldman、Laurie Barge(美國宇航局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)天體生物學(xué)研究科學(xué)家)及其同事發(fā)表的一篇新文章試圖彌合這一方法上的差距。作者認(rèn)為，將自下而上的關(guān)于生命起源的合理途徑的實(shí)驗(yàn)室研究與自上而下的早期生命形式的進(jìn)化重建結(jié)合起來，可以用來發(fā)現(xiàn)生命如何真正起源于早期地球。
在他們的文章“電子傳輸鏈作為進(jìn)入進(jìn)化最早期階段的窗口”中，作者描述了一個(gè)對當(dāng)今生活至關(guān)重要的現(xiàn)象，可以通過結(jié)合自下而上和自上而下的研究來進(jìn)行研究:電子傳輸鏈。
電子傳遞鏈?zhǔn)且环N代謝系統(tǒng)，從細(xì)菌到人類，整個(gè)生命之樹中的生物都利用它來產(chǎn)生可用形式的化學(xué)能。許多不同類型的電子傳遞鏈專門針對每種生命形式及其使用的能量代謝:例如，我們的線粒體包含一個(gè)與我們的異養(yǎng)(消耗食物)能量代謝相關(guān)的電子傳遞鏈；而植物有一個(gè)與光合作用(從陽光中產(chǎn)生能量)完全不同的電子傳遞鏈。
在整個(gè)微生物世界中，生物體使用與各種不同能量代謝相關(guān)的廣泛的電子傳遞鏈。但是，盡管存在這些差異，作者描述了自上而下研究的證據(jù)，即這種代謝策略被最早的生命形式使用，他們提出了幾個(gè)可以追溯到非常早期進(jìn)化歷史的祖先電子傳遞鏈模型。他們還調(diào)查了當(dāng)前自下而上的證據(jù)，這些證據(jù)表明，即使在我們所知的生命出現(xiàn)之前，礦物和早期地球海水也可能促進(jìn)了電子傳遞鏈狀化學(xué)。
受這些觀察的啟發(fā)，作者概述了未來的研究策略，即綜合自上而下和自下而上對電子傳遞鏈最早歷史的研究，以便更好地了解古代能量代謝和更廣泛的生命起源。
這項(xiàng)研究是JPL大學(xué)Barge領(lǐng)導(dǎo)的多研究所跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)五年工作的高潮，旨在研究早期地球地質(zhì)環(huán)境中代謝反應(yīng)是如何出現(xiàn)的。
例如，該團(tuán)隊(duì)之前的工作研究了由礦物驅(qū)動的特定電子傳遞鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(由JPL研究科學(xué)家Jessica Weber領(lǐng)導(dǎo))；古老的酶可能是如何在它們的活性部位結(jié)合了前生物化學(xué)的(由Goldman領(lǐng)導(dǎo))；以及極端能量受限環(huán)境中的微生物代謝(由南加州大學(xué)的Doug LaRowe領(lǐng)導(dǎo))。
“新陳代謝的出現(xiàn)是一個(gè)跨學(xué)科的問題，所以我們需要一個(gè)跨學(xué)科的團(tuán)隊(duì)來研究這個(gè)問題，”Barge說?！拔覀兊墓ぷ骼昧藖碜曰瘜W(xué)、地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)和計(jì)算建模的技術(shù)，將這些自上而下和自下而上的方法結(jié)合起來，這種合作對于未來的前生物代謝途徑的研究將非常重要?！?/div>