美媒：科学家破解蛋白质形成之谜

　　参考消息网8月30日报道 据美国《华盛顿邮报》网站8月27日报道，骨骼生长时，人体蛋白质会协助构建其结构。肌肉撕裂时，蛋白质能助力重建肌肉。在人体抵抗感染、运输血液中的氧或向细胞传递信号时，蛋白质常常发挥关键作用。然而，这些“技艺娴熟”的分子最初是如何在地球上形成并助力生命诞生的呢？

　　周三发表在英国《自然》周刊上的一项研究显示，可以用相当简单的化学机制来解释这个困扰科学家50余年的谜题。

　　在实验室实验中，科学家成功演示了构成生命的两种基本成分(核糖核酸和氨基酸)可以结合，从而启动蛋白质合成过程。

　　科学家认为，大约40亿年前，地球上就已存在这些基本成分和合适的环境(有水)。这为探究早期生命如何诞生，以及其他行星上是否可能出现生命提供了线索。

　　伦敦大学学院化学家、新研究论文的作者之一马修·鲍纳说，相关反应“似乎相当有可能”在早期地球上发生。

　　鲍纳的实验室致力于研究催生生命的化学过程，以及探索所有生命体中存在的关键机制。细胞合成蛋白质是最基础的过程之一。从骨骼形成到免疫防护，作为复杂分子的蛋白质对人类的成长和生存发挥着至关重要的作用。

　　蛋白质由氨基酸构成。科学家认为，氨基酸早在生命出现之前就已存在。蛋白质无法自我复制，需要根据脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)等核酸提供的“蓝图”来构建蛋白质。这些“蓝图”会指示氨基酸进行组装。事实上，DNA双螺旋结构的发现者之一弗朗西斯·克里克在20世纪50年代就提出过一个理论，即生物学信息会从DNA流向RNA，再流向蛋白质。

　　但鲍纳说，克里克提出该理论后，科学家却一直未能理解信息从RNA转移到蛋白质的过程。鲍纳说：“DNA和RNA中的信息与蛋白质中的信息是用不同语言写就的，因此必须进行‘翻译’。”

　　在当今的生命体中，氨基酸会与RNA结合来形成蛋白质。但矛盾的是，这一“翻译”过程需要一组酶的参与，而这些酶本身又是通过蛋白质合成产生的。这就陷入了“先有鸡还是先有蛋”的困境：没有蛋白质的话，最初的蛋白质是如何形成的？

　　鲍纳说，他们希望找到将RNA与氨基酸结合并连接起来的化学机制，这是合成蛋白质的必要条件。

　　首先，该研究团队选取了一种氨基酸并对其进行“活化处理”：本质上是移除一个水分子，使该氨基酸具有反应活性，能够与其他分子形成化学键。但处于这种活化状态的氨基酸无法直接与RNA结合。研究团队需要找到一种辅助分子，帮助氨基酸与RNA结合。

　　鲍纳及其同事决定用名为“硫醇”的化合物进行实验。硫醇分子比较广为人知的作用是参与细胞内的能量产生与调节，而非蛋白质合成。但该研究团队先前发现，在早期地球上可能存在的基础环境条件下，硫醇相当容易合成。

　　研究人员发现，引入硫醇后，它首先会在水中与活化后的氨基酸发生反应，随后缓慢地将氨基酸“转移”至RNA。在细胞中，更多此类化合物会结合并形成蛋白质。

　　鲍纳说，这种结合“非常出人意料，并非我们最初想要实现的结果”。他说，这一机制从根本上解决了如何不借助其他蛋白质就启动蛋白质合成过程的难题。

　　研究团队尚未完全弄清楚硫醇基团为何能让氨基酸转移至RNA。鲍纳说，总体而言，这个硫化物基团处于“反应活性的最佳区间”，这使得它能以极慢的速度且有选择性地与RNA发生反应。

　　40亿年前，这类反应可能发生在地球的池塘或湖泊中。不过，在海洋里，这些化学物质的浓度可能被稀释得太低了。

　　鲍纳说：“我认为，在一个同时存在氨基酸、RNA分子以及硫醇(含硫分子)的环境中，这类过程的发生几乎是不可避免的。”（编译/朱捷）