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《自然》:氰化物可能有助于在40亿年前的早期地球上进化出生命
2022-02-10 10:05:14   来源:化石网   评论:0 点击:

《自然》:氰化物可能有助于在40亿年前的早期地球上进化出生命(化石网整理)据cnBeta:一勺碳、一粒氢和一丁点氰化物 -- 这可能是生命构件的配方的一个片段。在历史的长河中,氰化物当之无愧地赢得了作为一种


《自然》:氰化物可能有助于在40亿年前的早期地球上进化出生命

(化石网整理)据cnBeta:一勺碳、一粒氢和一丁点氰化物 -- 这可能是生命构件的配方的一个片段。在历史的长河中,氰化物当之无愧地赢得了作为一种毒物的声誉。其作为生物武器的使用可以追溯到19世纪末的普法战争,一直到两次世界大战,另外还有些证据支持它在两伊战争中的作用。
 
此外,它甚至已经渗透到流行文化中,像知名的间谍电影。
 
但在周四发表在《自然》上的一篇论文中,一组化学家提出,虽然氰化物结束了我们所知道的生命,但它可能有助于在约40亿年前的早期地球上进化出生命。在那时,世界看起来非常不同。比如像我们所呼吸的氧气还不存在。
 
来自加州斯克里普斯研究所的化学家、该研究的论文第一作者Ramanarayan Krishnamurthy说道:“氰化物对我们今天工作的生物类型是有毒的。但如果生物学知道如何处理它,它可能就不是毒药。”
 
为此,在实验室里,Krishnamurthy和其他研究人员基本上将早期地球上存在的一堆分子混合在一起,然后将一些氰化物放入其中。
 
具有讽刺意味的是,这种危险的东西居然有助于合成最简单的生命成分--在适度的反应条件下,只需相对较少的步骤。这一切相当得出人意料。Krishnamurthy说道:“当它如此简单时,有时会让你感到恐惧。我们让三四个不同的人检查了这个,以确保我们确实是准确的。”
 
这一研究团队表示,其独特的机制标志着这种通往生命根源的生物途径的 “首次展示”--而且比其被广泛接受的无毒对应物简单得多,后者需要极端的反应条件、复杂的步骤和一丝的信任。
 
40亿年前到底发生了什么?
 
“原始汤”,也就是曾经在早期地球的海洋中自由旋转的各种分子桶。
 
长期以来,专家们认为这种元素炖汤迫使分子相互作用并形成复杂的化合物,然后混合在一起,经过许多步骤后,产生了简单的生物体。后来,所有这些东西变成了我们。
 
在这个传奇故事中的一个重要特征是--还原性三羧酸循环(简称r-TCA循环)。这个八步的生物过程利用蛋白质形成维持生命的化合物。简而言之,它被认为是今天的生命所必需的,所以专家们认为它很可能在很久以前就对生命至关重要,并在原始汤中燃烧起来。
 
但问题是:早期地球的环境对r-TCA来说并不理想。当我们的轨道还年轻时,氧气并不存在,推动循环的蛋白质也不存在。科学家们经常说,某些金属可能已经让事情发生了,但那需要极端的条件如超高的热量。
 
于是Krishnamurthy指出,这些条件不仅在早期地球上不太可能存在,而且还妨碍了科学家在实验室中一步步地模仿古代的r-TCA。化学家们必须把所有的东西放在一起,应用这些条件,暗黑等待和观察。
 
虽然这样的实验确实产生了r-TCA化合物,但很难证明它们真的来自这个循环。基本上,目前还不清楚r-TCA是否真的发生在40亿年前。
 
为了证明另一种制造生命起始化合物的还原循环,Krishnamurthy用氰化物代替麻烦的金属来进行实验。值得注意的是,他发现这些分子遵循跟r-TCA相同的路径,但总体阶段较少且条件温和得多。
 
它似乎以一种明显容易的方式讲述了早期地球生命的故事。
 
虽然研究人员对他们的结果持谨慎态度,但Krishnamurthy表示--“氰化物被认为在早期地球上已经存在,尽管一直没有直接的证据,因为它是一个可能被消耗的反应性分子。”
 
生物学有一个过去
 
无论如何,该团队的结果极大地强调了Krishnamurthy的意识形态:“生物学今天所做的就是生物学今天所做的。它不需要40亿年前的生物学所基于的。”
 
Krishnamurthy就如何消化这一概念描绘了一个美妙的比喻。想象一下,把一个来自偏远村庄,只知道用砖头和一些建筑工人建造房屋的人带到纽约市。他们会敬畏地看着那些摩天大楼,然后可能会问,这些金属塔是如何建成的。然而他们所忽略的是,这些摩天大楼并不是用砖头建造的,也绝对不是由一小群建筑工人建造的。它们是由钢铁制成的并使用了起重机和巨大的设备。“我们现在看的是生物学,这是一个巨大的、美丽的建筑,”Krishnamurthy说道,“但我们不知道它是如何建造的,之前有什么东西让它发生。”
 
如果早期地球上有足够的氰化物,生命很可能归功于我们现在已经接受为毒药的东西。再进一步讲,如果外星生物存在于其他星球上,也许氰化物在那里也起到了作用。
 
“我们正在让化学告诉我们,而不是假设我们已经知道40亿年前的生物学应该是什么,”Krishnamurthy说道。

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