生物体如何从非生命物质中产生的问题仍然是科学中最深刻的谜团之一。 尽管有许多理论，但结论性的解释仍然难以捉摸。 考虑到这些事件发生在30亿到40亿年前，在地球上非常不同的古代条件下，这并不奇怪。
在这么长的一段时间里，进化已经完全抹去了生命起源的痕迹，“苏黎世联邦理工学院新成立的生命起源和流行病学跨学科中心教授兼副主任罗兰·里克说。 科学别无选择，只能提出假设，并用实验数据尽可能彻底地证实它们。
多年来，Riek和他的团队一直在研究这样一种观点，即蛋白质样聚集体，即淀粉样蛋白，可能在化学和生物学之间的过渡中发挥了重要作用。 Riek团队的第一步是证明这种淀粉样蛋白可以在早期地球可能普遍存在的条件下相对容易地形成：在实验室中，只需要一点火山气体（以及实验技巧和很大的耐心）就可以将简单的氨基酸结合成短肽链，然后可以自发地组装成纤维。
由于Riek团队的不懈努力，淀粉样蛋白的自我复制特性得到了证实，这一发现无疑将其标记为生命的前体分子。 现在，研究人员再次踏上了发现之旅，他们的最新研究表明，淀粉样蛋白不仅与RNA和DNA分子结合，而且还部分依赖于静电吸引力。
在他们的研究过程中，他们发现淀粉样蛋白在某些地方带有正电荷，在遗传物质中带有负电荷，尤其是在中性至酸性环境中。 这一发现揭示了遗传物质和淀粉样蛋白之间的微妙关系。 此外，Riek和他的团队指出，这种相互作用不仅仅取决于电荷，因为RNA和DNA核苷酸的序列也在其中起着重要作用。 这一发现表明，它们可能代表了将所有生物结合在一起的通用遗传密码的早期形式。 总而言之，Riek的团队通过深入研究，揭示了淀粉样蛋白与遗传物质之间的神秘联系，为理解生命的起源和进化提供了宝贵的线索。 然而，“尽管我们看到了RNA和DNA分子如何与淀粉样蛋白结合的差异，但我们还不明白这些差异意味着什么，”Riek说。 我们的模型可能仍然太简单了。 这就是为什么他认为结果的另一个方面特别重要：当遗传物质附着在淀粉样蛋白上时，两种分子都会获得稳定性。 在古代，这种增加的稳定性可能被证明是一个很大的优势。
这是因为，在那所谓的原始汤中，生化分子就像一层薄薄的晨雾，难以捉摸。 在今天的生物细胞中，这些分子像恒星一样致密。 正如Riek的研究人员在最近的一篇文章中所描述的那样，“淀粉样蛋白已经显示出增加原本稀释的无序系统中核苷酸的局部浓度和序列的潜力。 这种鲜明的对比，就像从薄雾到星星的转变，揭示了生物进化的奇妙和伟大。
里克指出，虽然竞争是达尔文进化论的核心，但合作也起着重要的进化作用。 这两类分子都受益于淀粉样蛋白和 RNA 或 DNA 分子之间的稳定相互作用，因为长寿命分子随着时间的推移比不稳定的物质积累得更强烈。 甚至可能是分子合作，而不是竞争，是生命出现的决定性因素。 “毕竟，当时可能并不缺乏空间或资源，”里克说。
参考资料： Saroj KRout、Riccardo Cadalbert、Nina Schr Der、Julia Wang、Johannes Zehnder、Olivia Gambp、Thomas Wiegand、Peter Güntert、D**id Klingler、Christoph Kreutz、Anna Kn Rlein、Jonathan Hall、Jason Greenwald 和 Roland Riek，2023 年 10 月 2 日，《美国化学学会杂志》。
doi： 10.1021/jacs.3c06287