生命起源之谜的一块关键拼图

生命究竟是如何起源的？这是科学界最大的谜团之一。

事实上，在前生命化学领域，科学家已经对古老地球上的简单化合物是如何孕育出生命的分子基石，有了更多了解。但目前，一些科学家想要知道，在没有生物系统的情况下，这些分子基石是如何进一步组装成如肽和核酸等功能性聚合物的。

在前生命时代，肽究竟是如何由氨基酸组装而成的？这个问题尤为难以厘清。这是因为如今的肽合成依赖于极其复杂的生物机器，使得其起源过程更加扑朔迷离。

近日，一项新发表于《自然》杂志的研究表明，在没有酶和复杂生物体系的远古地球上，一些含硫分子的反应可能在肽的合成中发挥了关键作用。

扑朔迷离的肽的起源

氨基酸是组成生命分子的基本单位，当两个或多个氨基酸通过肽键连接时，就形成了肽，短的称为二肽、三肽或寡肽，较长的则称为多肽。随着链条不断延长并折叠成复杂的三维结构，多肽便成为具有特定功能的蛋白质。

在现存的生物体系中，肽合成的第一步是氨基酰化——氨基酸被连接到转运RNA（tRNA）上。促进这一反应所需的能量是由酶提供的，酶通过将氨基酸转化为一种更活泼的分子来完成化学激活。然而，在前生命世界中，并不存在酶这种分子机器。因此，科学家们推测，这种反应很可能是通过一种非酶促的化学机制实现的。

在过去的研究中，科学家曾提出过一些可能在早期地球上充当“活化氨基酸”的分子，这些分子能使氨基酸变得活跃，进而可以连接到RNA上。但问题是，这些分子往往会使氨基酸过于活跃，导致它们“自顾自”地彼此反应，而不是与RNA结合。

硫代酸酯假说

在新的研究中，研究人员认为，要实现氨基酸与RNA的结合，即RNA氨基酰化，就必须采用一种更温和的活化策略。基于这一思路，他们进一步推断，生物体系中的硫代酸酯，可能是在水环境下实现RNA氨基酰化的理想活化方式。

硫代酸酯是一种在生命众多生化过程中都发挥关键作用的高能化合物。与RNA的氨基酰化类似，硫代酸酯在生物化学中同样拥有非常古老的渊源，它们都早于地球上所有生命的最后共同祖先的出现。因此，科学界早就提出，硫代酸酯可能在生命起源中扮演过重要角色。

事实上，在生命起源领域有一个假说，叫 “硫代酸酯世界”，认为硫代酸酯为最早的生命形式提供了能量。值得一提的是，另一种重要的生命起源假说是“RNA世界”，认为能自我复制的RNA是生命的基石。

恰到好处的活化方式

在实验中，研究人员选择了一类特殊的硫代酸酯——氨基酰-硫醇。他们成功展示了氨基酰-硫醇能在水中选择性地将氨基酸连接到RNA上。此外，他们还测试了14种常见氨基酸，并观察到它们均表现出良好的适用性。

研究人员发现，这种含硫分子的活化程度不像过去研究所提出的那些过度活化的分子那样极端：它们既有足够的反应性来促进氨基酸与RNA结合，又不会发生自发反应而生成肽链。

这种“恰到好处”的化学行为背后的机制尚未完全明了，但可能与电子效应以及反应物的空间构象有关。对此，研究人员表示还需要进一步研究来揭示其原因。

迈出关键的一步

要完全揭开生命起源的谜团，还有许多难题需要解决。而这项研究已经完成了这个复杂过程的第一步：在中性水溶液中，研究人员利用一类关键分子——氨基酰-硫醇，通过非常简单的化学反应把氨基酸与RNA连接起来。这种反应是自发的、有选择性的，并且完全有可能发生在地球早期。

研究人员称，下一步他们将探索RNA序列如何能够优先结合特定氨基酸，进而帮助解释RNA是如何可能在最初控制蛋白质合成的。

#参考来源：

https://www.ucl.ac.uk/news/2025/aug/new-step-towards-solving-how-proteins-formed-lifes-origin

https://www.nature.com/articles/d41586-025-02518-6

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09388-y

#图片来源：

封面图&首图：Pixbay