科学探索|新研究:地球生命可能起源于现被定义为毒物的氰化物

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 。
【科学探索|新研究:地球生命可能起源于现被定义为毒物的氰化物】此外 , 它甚至已经渗透到流行文化中 , 像知名的间谍电影 。

科学探索|新研究:地球生命可能起源于现被定义为毒物的氰化物
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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 。