生物通報道：生命的起源一直都是科學(xué)家們研究的焦點課題，目前普遍認(rèn)為生命起源于海洋，但是來自美國NCBI，德國奧斯納布呂克大學(xué)等處的研究人員2月14日發(fā)表了題為“Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields”的文章，通過分析細胞關(guān)鍵離子的比例，指出了細胞離子濃度的問題，從而提出海洋不具備細胞生成的成分要求，反而是內(nèi)陸很可能是起源地。相關(guān)成果公布在《美國國家*院刊》(PNAS)雜志上。

文章的通訊作者之一是一位具有傳奇色彩的科學(xué)家Eugene V. Koonine，這位進化生物學(xué)家在1980年代末就開始發(fā)表了一系列的研究成果，90年代從莫斯科來到了美國，并扎根于NCBI(美國國立生物信息中心)，這里的數(shù)據(jù)庫豐富，還匯聚了*的絕大部分的生物分子信息，Koonine教授通過分析整理這些數(shù)據(jù)，發(fā)表了連續(xù)的從分子生物學(xué)和進化角度闡明生命進化之樹的的論文。

關(guān)于生命的起源，目前普遍認(rèn)為起源于海洋，這一理論認(rèn)為大約在45億年前，地球就形成了。大約在38億年前，當(dāng)?shù)厍虻年懙厣线€是一片荒蕪時，在咆哮的海洋中就開始孕育了生命——zui原始的細胞，其結(jié)構(gòu)和現(xiàn)代細菌很相似。大約經(jīng)過了1億年的進化，海洋中原始細胞逐漸演變成為原始的單細胞藻類，這大概是zui原始的生命。

但是在這篇文章中，研究人員分析了細胞的化學(xué)成分，指出所有細胞中含有的鉀，磷和過渡金屬的含量，都比現(xiàn)代海洋(或者重構(gòu)原始海洋)，湖泊，以及河流中的含量高得多，而細胞是通過一種成熟的，依賴于能量的膜蛋白酶保持內(nèi)部離子的濃度。*生成的細胞即沒有能鎖定離子的細胞膜，也沒有膜蛋白泵，那么只能與環(huán)境保持平衡了。

因此研究人員認(rèn)為現(xiàn)代細胞中的離子構(gòu)成也許反映了原型細胞(protocells)起源地的無極離子構(gòu)成。從而研究人員就嘗試重構(gòu)*細胞生成的“孵化地”，他們發(fā)現(xiàn)原型細胞很可能是在內(nèi)陸裝配起來的，在類似于今天的黃石國家公園的地?zé)釁^(qū)里，火山活動把來自地球內(nèi)部的蒸汽釋放出來，這些排放的化學(xué)成分zui符合細胞的無機化學(xué)組成。

研究人員提出如果這種由火山噴發(fā)而形成的蒸汽在附近合適的陸地中凝結(jié)，形成水塘，那么就有可能孵化出*原型細胞。

生命起源研究十分有趣，也是科學(xué)家們孜孜以求的一個重要研究方向，近期除了上述研究研究之外，來自英國約克大學(xué)的研究人員還重構(gòu)了DNA中糖分子，解析了DNA中糖分子是如何重建的。

研究人員發(fā)現(xiàn)使用簡單的左手形式氨基酸可以催化糖類形式，zui終產(chǎn)生顯著的右手形式糖分子。這將能夠解釋碳水化合物如何形成以及右手形式分子為什么在自然形態(tài)中占主要地位。

(生物通：張迪)

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原文摘要：

Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields

All cells contain much more potassium, phosphate, and transition metals than modern (or reconstructed primeval) oceans, lakes, or rivers. Cells maintain ion gradients by using sophisticated, energy-dependent membrane enzymes (membrane pumps) that are embedded in elaborate ion-tight membranes. The first cells could possess neither ion-tight membranes nor membrane pumps, so the concentrations of small inorganic molecules and ions within protocells and in their environment would equilibrate. Hence, the ion composition of modern cells might reflect the inorganic ion composition of the habitats of protocells. We attempted to reconstruct the “hatcheries” of the first cells by combining geochemical analysis with phylogenomic scrutiny of the inorganic ion requirements of universal components of modern cells. These ubiquitous, and by inference primordial, proteins and functional systems show affinity to and functional requirement for K+, Zn2+, Mn2+, and phosphate. Thus, protocells must have evolved in habitats with a high K+/Na+ ratio and relatively high concentrations of Zn, Mn, and phosphorous compounds. Geochemical reconstruction shows that the ionic composition conducive to the origin of cells could not have existed in marine settings but is compatible with emissions of vapor-dominated zones of inland geothermal systems. Under the anoxic, CO2-dominated primordial atmosphere, the chemistry of basins at geothermal fields would resemble the internal milieu of modern cells. The precellular stages of evolution might have transpired in shallow ponds of condensed and cooled geothermal vapor that were lined with porous silicate minerals mixed with metal sulfides and enriched in K+, Zn2+, and phosphorous compounds.

來源：生物通