發(fa)現(xian)生(sheng)命的能(neng)量(liang)起源在(zai)哪(na)裏(li)

發現(xian)生(sheng)命的能(neng)量(liang)起源在(zai)哪(na)裏(li)

來自倫(lun)敦(dun)大(da)學，杜塞(sai)爾多(duo)夫大(da)學的研究人員(yuan)*次(ci)追(zhui)蹤到(dao)了(le)活細(xi)胞(bao)生(sheng)物能(neng)量(liang)特(te)征的起源：僅由巖(yan)石(shi)，水(shui)和二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)組成(cheng)的壹(yi)種(zhong)途徑(jing)。這壹(yi)研(yan)究(jiu)成(cheng)果公布在Cell雜誌上(shang)。

在(zai)生(sheng)命起(qi)源的問題上(shang)，首先需(xu)要(yao)解(jie)決(jue)的是能(neng)源問(wen)題，因為(wei)生(sheng)物體(ti)要(yao)進(jin)行(xing)新陳(chen)代(dai)謝(xie)和復制(zhi)，就(jiu)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的能(neng)量(liang)，而此(ci)時能(neng)催(cui)化(hua)特(te)異性反應(ying)的酶(mei)還(hai)沒(mei)有(you)進(jin)化(hua)出來，大多(duo)數(shu)能(neng)量(liang)如果不用(yong)，那麽(me)就只(zhi)能(neng)丟(diu)棄(qi)。

那(na)麽(me)，早(zao)期地(di)球(qiu)上(shang)的這所有(you)的能(neng)量(liang)來自於(yu)哪(na)裏(li)呢(ne)？又(you)是如(ru)何能(neng)驅動生(sheng)命所需(xu)的有機化(hua)學反應(ying)的呢(ne)？

答(da)案(an)就(jiu)在(zai)海(hai)底熱(re)液噴口（hydrothermal vent）的化(hua)學成(cheng)分(fen)中(zhong)。在這篇(pian)論文中，倫敦(dun)大(da)學的Nick Lane和杜塞(sai)爾多(duo)夫大(da)學的Bill Martin解(jie)答(da)了(le)這個(ge)關於(yu)能(neng)量(liang)來源的問題，以(yi)及(ji)為(wei)什麽(me)所有(you)生(sheng)命都(dou)采用(yong)了(le)壹(yi)種(zhong)膜上(shang)節(jie)能(neng)性的離(li)子(zi)梯(ti)度。

“生(sheng)命實(shi)際上是壹(yi)個(ge)能(neng)源利用反應(ying)過(guo)程的副反應(ying)。活體(ti)生(sheng)物體(ti)需(xu)要(yao)大(da)量(liang)的能(neng)量(liang)維持(chi)生(sheng)存(cun)，”Nick Lane說(shuo)。
發現(xian)生(sheng)命的能(neng)量(liang)起源在(zai)哪(na)裏(li)
人類每(mei)天(tian)需(xu)要(yao)消耗(hao)超(chao)過壹(yi)公(gong)斤（700升(sheng)）的氧(yang)氣，並(bing)呼(hu)出二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)。zui簡單的細(xi)胞(bao)，依賴(lai)於(yu)二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)與氫(qing)的反應(ying)，也(ye)能(neng)在(zai)其(qi)呼(hu)吸過程中產(chan)生(sheng)40倍重量(liang)的廢(fei)物。這些(xie)所有(you)的生(sheng)物體(ti)中(zhong)，來自呼(hu)吸產(chan)生(sheng)的能(neng)量(liang)都(dou)以(yi)膜(mo)上(shang)離(li)子(zi)梯(ti)度的形式(shi)進行(xing)存(cun)儲。

這種(zhong)奇特(te)的特(te)征與(yu)遺傳密碼(ma)壹(yi)樣普(pu)遍(bian)，Lane和Martin發(fa)現(xian)通過(guo)氫(qing)和二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)生(sheng)長的細(xi)菌，其(qi)碳(tan)代謝(xie)和能(neng)量(liang)代謝(xie)的方(fang)式(shi)與在(zai)壹(yi)種(zhong)特(te)殊的海底熱(re)液噴口中出(chu)現(xian)的非(fei)化(hua)學平(ping)衡(heng)情(qing)況很相似，這種(zhong)特(te)殊的噴口就是堿(jian)性海底熱(re)液噴口（alkaline hydrothermal vents）。

研究(jiu)人員(yuan)根(gen)據檢測(ce)值(zhi)發(fa)現(xian)天(tian)然(ran)質子梯(ti)度（沿著薄的半導電(dian)鐵(tie)硫礦(kuang)物壁起(qi)作(zuo)用(yong)），能(neng)帶(dai)動有機碳(tan)的同化(hua)，從(cong)而(er)導(dao)致了(le)這些(xie)噴口微孔(kong)中(zhong)生(sheng)命起(qi)源：原型(xing)細(xi)胞(bao)protocells的增(zeng)多(duo)。

之(zhi)後(hou)研(yan)究(jiu)人員(yuan)又(you)證明了(le)這些(xie)protocells受到(dao)透(tou)氣(qi)性的限制(zhi)，zui終(zhong)迫使它(ta)們由自(zi)然(ran)質子梯(ti)度轉變成(cheng)了(le)生(sheng)化(hua)鈉離(li)子(zi)梯(ti)度，進化(hua)成(cheng)了(le)壹(yi)個(ge)簡單的Na+/ H+轉運。這壹(yi)假設還推測(ce)壹(yi)組(zu)早(zao)期節(jie)約(yue)能(neng)源所需(xu)的核(he)心(xin)蛋(dan)白，並(bing)解(jie)答(da)了(le)關於(yu)呼(hu)吸蛋(dan)白既有(you)質子，又(you)有鈉(na)離(li)子(zi)的題。

發(fa)現(xian)生(sheng)命的能(neng)量(liang)起源在(zai)哪(na)裏(li)
同(tong)時這項研究(jiu)也(ye)解(jie)釋了(le)細(xi)菌和古細(xi)菌（單(dan)細(xi)胞(bao)微生(sheng)物）之(zhi)間(jian)的巨大差(cha)別。Lane說(shuo)，這是*次(ci)“發現(xian)了(le)這種(zhong)僅由巖(yan)石(shi)，水(shui)和二(er)氧(yang)化(hua)碳(tan)組成(cheng)的途徑(jing)，如何發展(zhan)成(cheng)目(mu)前(qian)現(xian)存(cun)所有(you)細(xi)胞(bao)奇特(te)生(sheng)物能(neng)量(liang)特(te)征的。”