pH梯度产生催化剂的益生元可信版本

所有已知的生命形式都会产生和利用pH梯度。关于现代生物使用的系统仍然存在不确定性，但原始生命是如何使用的更是一个谜。然而，在一项新的研究中，意大利的科学家们试图通过展示一种简单的金属离子系统来解决这个问题，这种系统可能已经催化了生命起源前的反应。

现代生物利用高度进化的酶来穿梭质子，并推动原本在热力学上不利的反应。然而，这些蛋白质的功能通常最终由中心的金属离子控制:蛋白质的其余部分只是增加选择性或反应性。由于这些离子可能存在于早期的地球上，科学家们在几十年前就提出，它们可能催化了生命起源前的化学反应。

生物化学家解释说，研究人员提出了不同的潜在机制，但这些机制在很大程度上仍未得到验证Sheref Mansy特伦托大学教授。此外，他说，“人们提出的生物起源前pH值梯度产生机制总是与你在现代生物细胞中发现的完全不同。”

现在，在一系列电化学实验中，Mansy和他的同事们已经证明，在类似于地球上生命首次出现时被认为存在的条件下，与多肽配合的Fe(III)离子可以氧化NADH(烟酰胺腺嘌呤二核苷酸——一种在现代代谢中很重要的核苷酸，研究人员已经提出可能存在于早期的地球上)。由此产生的Fe(II)配合物可以被过氧化氢(也被认为当时存在于地球上)再氧化，重新形成Fe(III)配合物。这种电子从NADH到过氧化氢的持续穿梭可以产生pH值梯度。曼西说:“你可以从我们描述的化学过程中看到一条通往现代细胞的途径。”

然而，问题依然存在。例如，研究人员认为原始细胞壁是质子可渗透的，所以pH值梯度不会持续很长时间。其次，尽管现代细胞利用pH梯度来合成ATP，从而为各种反应储存能量，但尚不清楚移动质子的能力如何给原始细胞带来选择优势。“渐变需要做一些有用的事情。曼西说:“我们必须弄清楚那是什么。”

地质杰弗里·巴达美国加州大学圣地亚哥分校的一名研究人员对该机制的几个方面表示怀疑，比如它在生物起源前的环境中对NADH的依赖。“NADH是一种由磷酸酯键连接核苷酸的复杂分子。磷酸键非常不稳定，因此NADH会很快被水解。”

有机化学家约翰·萨瑟兰然而，英国剑桥大学的一名研究人员认为，从无机角度研究生命起源化学的方法是非常重要的，并且说稳定性的论点是转移注意力的。“生物学一直在制造和降解。如果所有的蜂窝组件都像德国洗衣机一样制造，你将一事无成。”