發(fa)現(xian)生(sheng)命(ming)的(de)能量(liang)起源(yuan)在(zai)哪裏

發(fa)現(xian)生(sheng)命(ming)的(de)能量(liang)起源(yuan)在(zai)哪裏

來(lai)自倫敦(dun)大(da)學(xue)，杜(du)塞(sai)爾(er)多夫大(da)學(xue)的研究(jiu)人(ren)員*次(ci)追蹤到(dao)了(le)活細(xi)胞(bao)生(sheng)物(wu)能(neng)量特(te)征的起源(yuan)：僅由(you)巖石(shi)，水(shui)和二氧化碳組(zu)成(cheng)的(de)壹(yi)種(zhong)途(tu)徑(jing)。這壹研究(jiu)成(cheng)果公布在(zai)Cell雜(za)誌上(shang)。

在(zai)生(sheng)命(ming)起源(yuan)的問(wen)題(ti)上(shang)，首先需(xu)要解(jie)決的是能源(yuan)問題(ti)，因(yin)為生(sheng)物(wu)體(ti)要進行新(xin)陳(chen)代(dai)謝和復制，就需(xu)要大(da)量(liang)的能量，而此(ci)時能(neng)催(cui)化(hua)特(te)異性反應(ying)的(de)酶(mei)還(hai)沒有(you)進(jin)化(hua)出來(lai)，大(da)多(duo)數(shu)能(neng)量(liang)如果不(bu)用，那(na)麽就(jiu)只能(neng)丟(diu)棄(qi)。

那(na)麽，早期地(di)球上的這所有(you)的(de)能量來(lai)自於(yu)哪(na)裏呢？又是如何能(neng)驅動生(sheng)命(ming)所需(xu)的(de)有機(ji)化學(xue)反應(ying)的(de)呢？

答案就在(zai)海(hai)底熱液噴口(kou)（hydrothermal vent）的(de)化(hua)學(xue)成(cheng)分(fen)中。在(zai)這篇論(lun)文中，倫敦(dun)大(da)學(xue)的Nick Lane和杜(du)塞(sai)爾(er)多夫大(da)學(xue)的Bill Martin解(jie)答了(le)這個關(guan)於(yu)能(neng)量(liang)來(lai)源(yuan)的問(wen)題(ti)，以(yi)及為什(shen)麽所有(you)生(sheng)命(ming)都(dou)采(cai)用(yong)了(le)壹(yi)種(zhong)膜(mo)上(shang)節(jie)能(neng)性的離(li)子(zi)梯度(du)。

“生(sheng)命(ming)實(shi)際上(shang)是壹個能源(yuan)利(li)用(yong)反應(ying)過程的副反應(ying)。活體(ti)生(sheng)物(wu)體(ti)需要大(da)量(liang)的能量維持(chi)生(sheng)存(cun)，”Nick Lane說。
發(fa)現(xian)生(sheng)命(ming)的(de)能量(liang)起源(yuan)在(zai)哪裏
人類每天(tian)需(xu)要消耗超(chao)過壹(yi)公斤（700升(sheng)）的氧(yang)氣(qi)，並呼出(chu)二氧化碳。zui簡(jian)單(dan)的(de)細(xi)胞(bao)，依賴(lai)於(yu)二氧化碳與氫的(de)反應(ying)，也能(neng)在(zai)其呼吸過程中產生(sheng)40倍(bei)重量的(de)廢(fei)物。這些所有(you)的(de)生(sheng)物(wu)體(ti)中，來(lai)自呼(hu)吸產(chan)生(sheng)的(de)能(neng)量都(dou)以(yi)膜(mo)上(shang)離(li)子(zi)梯度(du)的(de)形式(shi)進行存(cun)儲。

這種(zhong)奇特(te)的特(te)征與遺傳(chuan)密(mi)碼壹樣普(pu)遍(bian)，Lane和Martin發(fa)現(xian)通(tong)過氫和二氧化碳生(sheng)長(chang)的(de)細(xi)菌(jun)，其碳代(dai)謝和能量(liang)代(dai)謝的(de)方式(shi)與在(zai)壹種(zhong)特(te)殊(shu)的海(hai)底熱液噴口(kou)中出現(xian)的非(fei)化學(xue)平衡(heng)情(qing)況(kuang)很(hen)相(xiang)似(si)，這種(zhong)特(te)殊(shu)的噴(pen)口(kou)就(jiu)是堿(jian)性海(hai)底熱液噴口(kou)（alkaline hydrothermal vents）。

研究(jiu)人(ren)員根據(ju)檢測值(zhi)發(fa)現(xian)天然(ran)質子(zi)梯度(du)（沿著(zhe)薄的半(ban)導(dao)電鐵(tie)硫礦物壁起作(zuo)用），能(neng)帶動有機(ji)碳的(de)同(tong)化，從(cong)而導致了(le)這些噴(pen)口(kou)微(wei)孔(kong)中生(sheng)命(ming)起源(yuan)：原型細(xi)胞(bao)protocells的增(zeng)多(duo)。

之後研究(jiu)人(ren)員又證(zheng)明了(le)這些protocells受(shou)到(dao)透(tou)氣(qi)性的限(xian)制，zui終迫使它(ta)們(men)由(you)自然(ran)質子(zi)梯度(du)轉變成(cheng)了(le)生(sheng)化(hua)鈉離(li)子(zi)梯度(du)，進(jin)化(hua)成(cheng)了(le)壹(yi)個(ge)簡(jian)單(dan)的Na+/ H+轉運。這壹假設還推測壹(yi)組(zu)早期節(jie)約(yue)能(neng)源(yuan)所需(xu)的(de)核心(xin)蛋(dan)白(bai)，並(bing)解(jie)答了(le)關(guan)於(yu)呼(hu)吸蛋(dan)白既(ji)有(you)質子(zi)，又(you)有(you)鈉離(li)子(zi)的題(ti)。

發(fa)現(xian)生(sheng)命(ming)的(de)能量(liang)起源(yuan)在(zai)哪裏
同(tong)時這項(xiang)研究(jiu)也解(jie)釋(shi)了(le)細(xi)菌(jun)和古細(xi)菌(jun)（單(dan)細(xi)胞(bao)微生(sheng)物(wu)）之間(jian)的(de)巨(ju)大(da)差(cha)別。Lane說，這是*次(ci)“發(fa)現(xian)了(le)這種(zhong)僅由(you)巖石，水(shui)和二氧化碳組(zu)成(cheng)的(de)途(tu)徑(jing)，如何發(fa)展(zhan)成(cheng)目(mu)前(qian)現(xian)存(cun)所有(you)細(xi)胞(bao)奇特(te)生(sheng)物(wu)能(neng)量特(te)征的。”