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科學家概述了理解生命起源的新策略
發布時間：2025-12-10 03:15:12 來源：桑間濮上網 作者：綜合
科學家概述了理解生命起源的新策略。信用:uux.cn/Unsplash/CC0公共領域
（神秘的家概解生地球uux.cn）據奧柏林學院：最初的生命形式是什么樣的？在一篇新觀點文章中，科學家描述了一種通過研究電子傳遞鏈的述理最早進化來回答這個問題的策略，電子傳遞鏈是命起一種具有非常古老歷史的普遍代謝策略。這篇論文發表在美國國家科學院學報上。新策
盡管取得了幾十年的科學進步，生命的家概解生起源仍然是科學中尚未解決的重大問題之一。“生物學的述理最基本特征，即生物體由細胞組成，命起它們通過DNA傳遞遺傳信息，新策它們使用蛋白酶來運行新陳代謝，科學都是家概解生通過非常早期的進化歷史中的特定過程出現的，”奧柏林學院生物學副教授Aaron Goldman說。述理
“了解這些最基本的命起生物系統最初是如何形成的，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，以及我們如何在地球之外尋找生命。”
生命最初是如何出現的問題通常是通過模擬早期地球環境的實驗室實驗來研究的，并尋找能夠產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的化學物質。這被稱為“自下而上”的方法，因為它適用于前地球上已經存在的材料。雖然這些所謂的“前生物化學”實驗成功地證明了生命“可能”是如何起源的，但它們無法告訴我們生命實際上是如何“確實”起源的。
與此同時，其他研究使用進化生物學的技術，根據今天生命的數據，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現發現生命起源的共同目標，理想情況下，它們的答案應該集中在一組共同的條件上。
Goldman、Laurie Barge(美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL)天體生物學研究科學家)及其同事發表的一篇新文章試圖彌合這一方法上的差距。作者認為，將自下而上的關于生命起源的合理途徑的實驗室研究與自上而下的早期生命形式的進化重建結合起來，可以用來發現生命如何真正起源于早期地球。
在他們的文章“電子傳輸鏈作為進入進化最早期階段的窗口”中，作者描述了一個對當今生活至關重要的現象，可以通過結合自下而上和自上而下的研究來進行研究:電子傳輸鏈。
電子傳遞鏈是一種代謝系統，從細菌到人類，整個生命之樹中的生物都利用它來產生可用形式的化學能。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與我們的異養(消耗食物)能量代謝相關的電子傳遞鏈；而植物有一個與光合作用(從陽光中產生能量)完全不同的電子傳遞鏈。
在整個微生物世界中，生物體使用與各種不同能量代謝相關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，即這種代謝策略被最早的生命形式使用，他們提出了幾個可以追溯到非常早期進化歷史的祖先電子傳遞鏈模型。他們還調查了當前自下而上的證據，這些證據表明，即使在我們所知的生命出現之前，礦物和早期地球海水也可能促進了電子傳遞鏈狀化學。
受這些觀察的啟發，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。
這項研究是JPL大學Barge領導的多研究所跨學科團隊五年工作的高潮，旨在研究早期地球地質環境中代謝反應是如何出現的。
例如，該團隊之前的工作研究了由礦物驅動的特定電子傳遞鏈式反應(由JPL研究科學家Jessica Weber領導)；古老的酶可能是如何在它們的活性部位結合了前生物化學的(由Goldman領導)；以及極端能量受限環境中的微生物代謝(由南加州大學的Doug LaRowe領導)。
“新陳代謝的出現是一個跨學科的問題，所以我們需要一個跨學科的團隊來研究這個問題，”Barge說。“我們的工作利用了來自化學、地質學、生物學和計算建模的技術，將這些自上而下和自下而上的方法結合起來，這種合作對于未來的前生物代謝途徑的研究將非常重要。”
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