“化学搜索引擎”支持另一种生命方式

在寻找生命化学起源的过程中被忽视的一类关键生物分子英国科学家说，可能在生物出现之前就自发出现了。

使用自动化系统李·克罗宁英国格拉斯哥大学的研究小组寻找氨基酸组装成蛋白质链的条件．为了制造这些肽链，细胞通常使用复杂的生物工厂，而化学家需要复杂的合成策略和昂贵的催化剂。但是克罗宁和他的同事们已经发现了直接、简单的方法，他们认为，在地球上出现生命之前，缩氨酸的形成可能比以前想象的要容易得多。

克罗宁强调说:“50年来，人们一直在尝试在益生元条件下将氨基酸转化为多肽，采用稀释溶液并加热。”在一些主要的例子中，含有盐的溶液偶联了两个氨基酸。然而，这两个残基的羧酸经常会抢夺对方的胺，形成二酮哌嗪环而不是直链，而且收率通常只有百分之几。克罗宁说:“我们可以制造纯肽，收率达到50%，我们已经制造了多达20种氨基酸的链。”

没有噱头，没有灵丹妙药

格拉斯哥团队以实验室黑客闻名，比如开发自我优化的流动化学系统．虽然这些工具可以应用于许多领域，但它们被用作生命起源化学的“搜索引擎”。克罗宁说，最初，该团队的系统只是一个“廉价的液体处理平台”，由一个中央程序协调的一系列泵。格拉斯哥的化学家们将氨基酸和盐的溶液平行地加入几个热的空玻璃瓶中，并继续加热使水沸腾。它们改变了条件，包括温度、浓度、pH值、干湿循环次数和循环持续时间。

90-130°C的温度和碱性条件诱导最简单的氨基酸甘氨酸形成12个单位长的链，在一个循环中产量约为50%。进一步的优化延长到20年，克罗宁暗示他们已经走得更长了。结合甘氨酸和其他更复杂的氨基酸，也得到了类似的结果，额外的胺或羧酸附着点形成了分支结构。最重要的是，他们能够探索肽是如何形成的。科学家们从二酮哌嗪环开始，形成了长达10个氨基酸的链，这表明在这个过程中，化学键同时形成和断裂。

尽管有了搜索引擎，克罗宁的团队还是花了18个月的时间收集这些信息。“机器人不是噱头，但也不是万灵药，”克罗宁说。“它加快了搜索速度，但如果没有我的小组询问分析数据，我们将一无所获。”

重新思考人生

这些结果重新激活了地球上出现生命的一个被忽视的场景。假设氨基酸可以形成，就像芝加哥大学的那样斯坦利·米勒和哈罗德·尤里在1953年提出，克罗宁强调说，这些新发现表明它们可以形成多肽。他说:“我们很兴奋，因为这可能意味着不需要遗传系统就能合成肽。”这很重要，因为没有有效的天然途径获得肽的理论主要集中在RNA催化剂在生命产生的化学网络中起着主导作用．

然而，现在进行彻底的反思可能还为时过早。杰弗里·巴达圣地亚哥大学斯克里普斯海洋学研究所的研究人员断言，在生命出现之前，干湿循环的条件是有限的。他补充说，氨基酸浓度也会比这些实验中低得多。“然而，结果很有趣，一个重要的方面是，限制氨基酸进一步聚合的二酮哌嗪在高温下并没有那么大的障碍。”

我们无法回到过去，他说路加福音情夫来自斯克里普斯研究所，这是一个独立于Bada的机构，也位于加州的拉霍亚。他指出，因此，我们可能永远无法确切地知道氨基酸是如何在生命的过程中耦合生成多肽的。然而，格拉斯哥团队的工作是“最近的几个发现之一，强调[它]可能没有曾经想象的那么困难，”莱曼说。他对化学家得到的肽的数量和链的长度感到惊讶。“这篇论文还提出了一个有趣的想法，即干湿循环可以在形成肽键的同时破坏肽键，这可能会导致动态组合肽库的形成。”