地球上最大的谜题，有了新的发现

据我们所知，地球形成于大约45.5亿年前，刚开始的时候，地球上是没有生命存在的。既然如此，那生命是如何在地球上起源的呢？

实际上，这被认为是地球上最大的谜题，科学家们也一直在致力于相关的研究，这不，根据近日发表在《自然》杂志上的一项研究，科学家在这方面有了新的发现，下面我们就来具体了解一下。

关于地球生命的起源，目前认同度相对较高的观点被称为“化学起源说”，该假说认为，地球上的生命，应该是非生命物质在漫长的时间里通过一系列极为复杂的化学过程逐渐演化而来，而这也是此次研究的理论基础。

已知的研究表明，生命的核心有两个“主角”，一个是蛋白质，另一个是核酸，也就是我们经常听到的DNA（脱氧核糖核酸）和RNA（核糖核酸）。

为方便理解，我们可以将蛋白质想象成一群勤勤恳恳的“工人”，生命活动里绝大部分事情都是它们干的。

而核酸则是“图纸”和“工程师”，它们记录了生命所有的遗传信息，会指导细胞应该在什么时候、用什么材料、以及如何去制造哪一种蛋白质。

其中DNA就像是存储在“档案馆”（细胞核）里的完整图纸，RNA则会在这个“档案馆”复印出特定片段，并将其拿到细胞的“生产车间”（核糖体）去指导制造蛋白质的具体工作。

现在问题来了，在生命诞生之初，到底是先有能干活的“工人”（蛋白质），还是先有“图纸”和“工程师”（核酸）呢？

这是一个令人困惑的谜题，因为蛋白质虽然能干活，但它们却需要按核酸的信息来指导工作，而核酸的信息又需要复杂的蛋白质机器（比如说核糖体）来完成复制、转录和翻译等过程。

为了对其进行解释，科学家提出了“RNA世界”假说，其内容简单来讲就是，早期生命形式以RNA为核心分子，它们既是信息的载体，又是功能的执行者，随着进化，更稳定的DNA逐渐取代RNA成为主要的信息载体，而蛋白质则逐渐成为了功能的执行者。

在过去的日子里，这个假说已经有一定证据的支持，例如科学家发现，有些RNA既能像DNA一样存储信息，还能像某些蛋白质一样，把自己折叠成复杂的三维结构，去执行特定的功能。

那么，生命是如何从那个“RNA承包所有”的状态，过渡到今天我们所看到的样子的呢？相对来讲，DNA还好说，因为DNA的脱氧核糖核苷酸可以由RNA的核糖核苷酸通过脱氧反应演化而来，而解释蛋白质如何逐渐成为绝对的功能主力，却有点困难。

简单来讲，要实现这个过程，首先就需要RNA找到一种方法，将一个一个的氨基酸（也就是蛋白质的基本组成单位）按特定的规律组合起来，最终“制造”出特定的蛋白质。

所以RNA要做的第一件事，就是将自己和氨基酸“绑定”（即把一个氨基酸分子，连接到一个RNA分子的末端），你可以把氨基酸和RNA想象成两块光滑的积木，它们自己是拼不到一起的，而是需要一种具有能量的“胶水”，先激活其中一块，然后再把另一块“粘”上去。

然而科学家们过去尝试了很多种可能的“胶水”，但效果都不好。

要知道原始地球的海洋是水的世界，很多具有高能键的化学物质一进到水里就变得非常不稳定，很快就分解了，根本来不及完成这个精细的“粘合”工作，又或者，它们会引发一堆错误的化学反应，让氨基酸乱成一团，而不是连到RNA上去。

所以寻找一个合适的、能在水中稳定工作、又能精确地把氨基酸“粘”到RNA上的“胶水”，就成了揭开这个谜题的钥匙。

实际上，此次研究正是在这方面有了新的发现，在研究工作中，科学家没有去猜那些可能存在于原始地球上的化学物质，而是反过来，从现在的生命体中去寻找灵感，他们发现，在现代生物的细胞里，有一类非常重要的化学物质——“硫酯”（thioester）。

简单来讲，“硫酯”是一种由硫原子与酰基共价结合形成的化学物质，其化学键为高能键，它们在生命细胞的新陈代谢里扮演着关键的“能量中转站”角色。

所以科学家就推测，这个“硫酯”可能就是一种理想的“胶水”，于是他们在实验室里模拟了一个极简版的“原始汤”，这里面只有水，pH值是中性的，跟原始地球上的条件差不多，然后他们把RNA、氨基酸和“硫酯”这三个“主角”放了进去。

令人振奋的是，科学家在经过大量实验后发现，氨基酸可以通过“硫酯”的帮助，转移到RNA分子的末端，形成“氨基酸-RNA”中间态，更进一步，他们还观察到短肽（peptide）的形成——也就是多个氨基酸连成了短链，这条短链“挂”在RNA上，形成了“肽基-RNA”（peptidyl-RNA）。

更重要的是，上述过程在化学条件上只是基于简单、可在水相中发生的化学转移反应，而这也就意味着，在生命起源的过程中，“硫酯”很可能就是那个“胶水”，在它们的帮助下，RNA才第一次成功地将自己和氨基酸“绑定”在一起。

科学家表示，虽然此次研究的结果并没有完全解开生命起源这个地球上最大的谜题，但它却向我们展示了其中的一个关键节点，它表明了RNA和氨基酸的连接在化学上是完全可行的，并且可能是一个相当普遍的自然过程，下一步，我们就可以在此基础上，继续探寻更深层次的答案。

参考资料：Singh, J., Thoma, B., Whitaker, D. et al. Thioester-mediated RNA aminoacylation and peptidyl-RNA synthesis in water. Nature 644, 933–944 (2025). doi.org/10.1038/s41586-025-09388-y