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地球生命新发现:源自两种远古化学反应

时间:2018-2-7 9:49:56 点击:

  核心提示:从本质上而言,人体就像一场疯狂的化学实验。你摄入食物和氧气,在体内发生一系列化学反应之后,便生成了能量和排泄物。但这些化学反应最初是如何开始的?如今一些科学家认为,他们也许找到了问题的答案。你也许还记...

从本质上而言,人体就像一场疯狂的化学实验。你摄入食物和氧气,在体内发生一系列化学反应之后,便生成了能量和排泄物。但这些化学反应最初是如何开始的?如今一些科学家认为,他们也许找到了问题的答案。

你也许还记得之前学过的细胞呼吸的知识,即身体通过线粒体将糖转化为能量与二氧化碳的过程。部分身体功能在该过程中发挥了重要作用,但研究难度很大,柠檬酸循环便是其中之一。不过,一组研究人员(包括两名本科生在内)发现了一套类似柠檬酸循环的化学反应。它也许早在地球生命出现之前就已存在,其后逐渐演变为现代的反应形式。

“这就像美国66号公路这种现代公路与古时马车轨道之间的关系,”南加州弗尔曼大学化学教授格雷格·斯布林斯汀 解释道,“66号公路以马车轨道为模板,所以现代公路的弯道、拐弯可以体现这些道路最初面临的问题。”

所有依赖氧气生存的地球生物体内都存在柠檬酸循环。在该过程中,一种名为丙酮酸的物质经历一系列化学反应,不断添加或剔除分子以改变自身形态,同时产生能量,并消耗或生成其它分子、用于其它化学反应。

在酶的帮助下,这些反应才能高效进行。但也正因为柠檬酸循环依赖多种复杂的酶,科学家难以确定该循环的起源。在这些酶出现之前,究竟是何种化学物质激发了整个循环过程呢?

弗尔曼大学的一支科学家团队和加州斯克利普斯研究所通过一套模拟早期地球环境的实验室设备,找到了两种类似早期柠檬酸循环的化学反应,分别名为“HKG”循环与“丙二酸”循环。

这两种循环如同柠檬酸循环的雏形,形式相仿,但效率较低。两者涉及的化学原理类似,都需要将乙醛酸转化为二氧化碳和其它物质。也许这种化学反应曾出现于地球形成早期,之后在生物的影响下,逐渐演变为今天的反应形式。“我们认为生物曾对早期地球的化学反应产生了深刻影响。”斯普林斯汀表示。

该研究并未阐明上述两种循环是如何演变为柠檬酸循环的。此外,科学家还需找到这种化学反应可在自然情况下发生、或在地球生命出现之前便已存在的证据。不过,这些反应只能在适宜温度下的中性环境(即非酸性也非碱性)中进行,因此科学家认为“早期地球上确实存在可发生这些反应的环境。”

而这些发现也的确说得通。毕竟,生命的基本组件不仅仅是一堆分子,关键更在于这些物质之间的反应。并且从更广泛的层面而言,了解生命的起源无疑意义重大。“要想知道今后去往何方,最好弄清你来自何处。”

作者:佚名 来源:不详
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