在地球歷史的早期有一個關鍵點，當時有機分子混合物之間的化學反應開始從內部中得到動力，形成了我們可能開始認為是生物的東西。
這第一個新陳代謝反應可能是什麼樣子，仍然是一個猜測的領域。它必須足夠簡單，才能從可能已經存在的各種組件中出現，但仍然足夠有效，可以作為環境變化的催化劑。
來自美國羅格斯大學和紐約城市學院的一組研究人員如今發現了一種蛋白質，這種蛋白質可能在我們所知的生命起源過程中，發揮了關鍵作用——一種他們稱之為五分錢（nickelback） 的簡單肽（simple peptide）。
這不是向著名的加拿大搖滾樂隊的致敬，而是指這蛋白質的骨架，由氨基酸鏈和兩個氮原子與一對鎳原子結合而成的。
這發現不僅可以進一步闡明地球上生命的起源方式，還可以為天文學家提供另一線索，幫助他們在這些基本化學成分剛剛開始形成的其他行星上尋找生命。
來自新澤西羅格斯大學的生物化學家和分子生物學家 Vikas Nanda 說：「科學家們認為，在 3.5 到 38 億年前的某個時候，出現一個轉折點，啟動了從前生物化學——生命之前的分子——到生命、生物系統的變化。我們相信這種變化是由一些小前體蛋白引發的，它們在古老的代謝反應中執行著關鍵步驟。而且我們認為已經找到了其中一種先驅肽。」
為了達到最終的肽設計，科學家們從現代蛋白質開始，這些蛋白質為代謝過程提供動力，而代謝過程對於驅動如此多的生化反應至關重要。古代蛋白質會簡單得多，因此這些蛋白質隨後被分解成最基本的部分。
一系列實驗產生了五分錢（nickelback）作為一種可能的候選者，因為它簡單到可以在前生物地球上形成，但也足夠複雜，可以從環境中獲取能量並利用它做一些事情。 總共使用了13種氨基酸；這些分子通常被描述為蛋白質乃至生命本身的「基石」。
在這個基本支架上，兩個鎳原子可以附著並反應 [NiFe] 氫化酶中的鎳-鐵基團和乙酰輔酶 A 合酶中的鎳-鎳簇的基本活動，這兩種古老的蛋白質在現今的新陳代謝中繼續發揮著重要作用。
在星球上的第一批海洋中，鎳可能是一種豐富的金屬。至關重要的是，當與肽結合時，鎳原子作為催化劑釋放出氫氣，而氫氣在數十億年前是重要的能源。而很重要的是，該團隊能夠展示所有這些在實驗室中運作的過程。
Nanda 說：「這很重要，因為雖然有許多關於生命起源的理論，但很少有對這些想法進行實際實驗的測試。」
如果五分錢（nickelback）在地球開始生命的過程中發揮了重要作用，那麼就有理由假設，它也可能在其他行星上形成——也許是在那些進化程度在不如我們的行星上。
研究人員使用所謂的生物特徵來尋找宇宙中更遠的生命，這些化學痕跡可能表明生物體的存在或正在發展中。而五分錢（nickelback）可能會被添加到這個生物特徵的列表中。
回顧地球生命的起源並不容易，但通過一些巧妙的技術從現今開始回溯，我們逐漸對這複雜的生命最初是如何形成的會更好地瞭解。
Nanda 說：「這項工作表明，不僅簡單的蛋白質代謝酶是可能的，而且是非常穩定且活躍——使它們成為生命一個合理的起點。」
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參考資料：
- Nield,D., (2023,Mar 14). Scientists Identify Chemical Reaction That May Have Triggered Life on Earth. ScienceAlert
- Timm, J., Pike, D. H., Mancini, J. A., Tyryshkin, A. M., Poudel, S., Siess, J. A., Molinaro, P. M., McCann, J. J., Waldie, K. M., Koder, R. L., Falkowski, P. G., & Nanda, V. (2023). Design of a minimal di-nickel hydrogenase peptide. Science Advances, 9(10), eabq1990. https://doi.org/doi:10.1126/sciadv.abq1990
- 圖片來源：https://www.sciencealert.com/scientists-identify-chemical-reaction-that-may-have-triggered-life-on-earth（圖：Tatsiana Volskaya/Getty Images/The Nanda Laboratory）