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生命|水是生命之源，但为什么也是地球上第一个生命最大的威胁？( 二 )

生命分子萨瑟兰


2019年 ， 美国佐治亚州亚特兰大市NSF-NASA化学进化中心的生物化学家Moran Frenkel-pinter及其同事对这种方法进行扩展 。 他们证明 ， 如果氨基酸变干 ， 氨基酸会自发连接形成蛋白样链 。 与其他氨基酸相比 ， 今天的蛋白质中发现的20种氨基酸更有可能发生这类反应 。 这意味着间歇性干燥可以帮助解释为什么生命在数百种可能性中仅使用那些氨基酸 。
生命|水是生命之源，但为什么也是地球上第一个生命最大的威胁？
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干湿循环
间歇性的干燥也可以帮助驱动这些分子构件组装的更复杂 。 沿着这些思路 ， 1982年 ， 加利福尼亚大学研究人员David Deamer和Gail Barchfeld研究另一类长链分子脂质如何自发组织形成包围细胞的细胞膜 。 他们首先制造囊泡：球形斑点 ， 其水质核心被两个脂质层围绕 。 然后研究人员将囊泡干燥 ， 脂质重新组织成多层结构 ， 就像一叠煎饼 。 先前漂浮在水中的DNA链被困在两层之间 。 当研究人员再次加水时 ， 囊泡进行重整 ， DNA进入囊中 。 2008年 ， Deamer及其小组将核苷酸和脂质与水混合 ， 然后进行干湿循环 。 当脂质形成层时 ， 核苷酸连接成RNA状链 。
这些反应在水中不会发生 ， 只有在干燥条件下进行 。
其他研究指出另一个生命起源的关键因素：光 。
生命|水是生命之源，但为什么也是地球上第一个生命最大的威胁？
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合成生物学家杰克索斯塔克(Jack Szostak)利用一些简单细胞包含少量化学物质 ， 但可以生长 ， 竞争和自我复制 ， 进行一些实验 。 如果这些原始细胞暴露在与陆地相似的条件下 ， 它们将表现出更逼真的行为 ， 即原始细胞可以利用光能以简单的复制形式进行分裂 。
同样 ， 在MRC分子生物学实验室工作的克劳迪娅邦菲奥(Claudia Bonfio)于2017年证明 ， 紫外线辐射可以推动铁硫簇的合成 ， 这对许多蛋白质合成至关重要 ， 铁硫簇的合成可以驱动储能分子ATp的合成 ， 有助于为活细胞提供动力 。 但是如果将铁硫分子簇暴露在水中 ， 它们会破裂 。
水要 ， 但不要太多
上述这些研究推动科学家提出 ， 生命始于光线充足 ， 水量有限的陆地表面 。 但是 ， 关于水的消耗量及其在生命起源中扮演的角色仍存在争议 。
干燥的环境为蛋白质和RNA等分子的形成提供了机会 。 但是 ， 简单地制造RNA和其他分子并不是生命 ， 生命必须形成一个自我维持的动态系统 。
弗伦克尔-品特(Frenkel-pinter)认为 ， 水的破坏可能会助长这一趋势 ， 就像捕食动物比实操动物进化得更快 ， 第一个生物分子可能已经进化出应对水的化学攻击 ， 甚至能利用水的破坏性 。
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在新西兰罗托鲁瓦附近的地狱之门温泉的一项研究中 ， 来自热液池的样品经历了干燥和再润湿的循环 ， 从而促进了化学反应 ， 产生类似RNA的分子 。
弗伦克尔-品特的团队研究结果表明：干燥可以导致氨基酸自发连接 。 但是 ， 研究小组也发现它们的原蛋白可以与RNA相互作用 ， 两者在水中都变得更加稳定 。 实际上 ， 水扮演自然选择 ， 只有那些可以在水中生存的分子可以存在 ， 其他分子则会被破坏 。 在每个润湿周期中 ， 较弱的分子或无法通过与他人结合而自我保护的分子被水破坏 。 而较大 ， 更复杂的分子则被积累 。
所以 ， 她提出环境中的水不应那么多 ， 以至于生物分子被破坏得太快;但也不至于没有那么少 ， 以至于生物分子没有任何变化 。
温暖的小池塘
那么 ， 生命起源可能在哪里发生?
开放的海洋海洋是不可行的 ， 因为没有办法使化学物质浓缩 。


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