揭示了生命起源前糖的合成
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時(shí)間：2025-11-25 21:53:44
一項(xiàng)新的研究提供了關(guān)于原始生物化學(xué)的線索，并使我們更接近理解生命的生命起源。鳴謝:uux.cn/美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心概念圖像實(shí)驗(yàn)室
（神秘的起源前糖深圳同城美女預(yù)約外圍上門外圍女（電話微信180-4582-8235）提供全套一條龍外圍上門外圍女地球uux.cn）據(jù)東京工業(yè)大學(xué)：戊糖是現(xiàn)代生命形式新陳代謝中必不可少的碳水化合物，但在地球早期它們的揭示可用性還不清楚，因?yàn)檫@些分子不穩(wěn)定。生命
日本東京工業(yè)大學(xué)地球生命科學(xué)研究所(ELSI)領(lǐng)導(dǎo)的起源前糖一項(xiàng)新研究發(fā)表在《JACS·奧》雜志上，揭示了一種與早期地球條件兼容的揭示化學(xué)途徑，通過(guò)這種途徑，生命C6醛糖酸鹽可以在不需要酶的起源前糖情況下充當(dāng)戊糖的來(lái)源。他們的揭示深圳同城美女預(yù)約外圍上門外圍女（電話微信180-4582-8235）提供全套一條龍外圍上門外圍女發(fā)現(xiàn)提供了關(guān)于原始生物化學(xué)的線索，并使我們更接近理解生命的生命起源。
地球上生命從簡(jiǎn)單的起源前糖化學(xué)物質(zhì)中誕生是生物化學(xué)中最激動(dòng)人心也是最具挑戰(zhàn)性的話題之一，或許也是揭示所有科學(xué)中最具挑戰(zhàn)性的話題。現(xiàn)代生命形式可以通過(guò)復(fù)雜的生命化學(xué)網(wǎng)絡(luò)將營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為各種化合物；更重要的是，它們可以使用酶催化非常特定的起源前糖轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)對(duì)產(chǎn)生什么分子的非常精細(xì)的控制。
然而，在生命出現(xiàn)并變得更加復(fù)雜之前，酶并不存在。因此，很可能在地球歷史的早期就存在各種非酶化學(xué)網(wǎng)絡(luò)，它們可以將環(huán)境養(yǎng)分轉(zhuǎn)化為支持原始細(xì)胞樣功能的化合物。
戊糖的合成是上述情況的一個(gè)突出例子。這些單糖只含有五個(gè)碳原子，是RNA和其他分子的基本組成部分，正如我們所知，這些分子對(duì)生命至關(guān)重要。科學(xué)家們已經(jīng)提出并研究了在生命起源之前產(chǎn)生戊糖的各種方式，但目前的理論提出了一個(gè)問(wèn)題:如果這些化合物的壽命極短，戊糖如何能夠積累足夠的數(shù)量來(lái)參與生命前的反應(yīng)？
為了解決這個(gè)問(wèn)題，由來(lái)自ELSI的科學(xué)家秦瑞·易領(lǐng)導(dǎo)的研究小組進(jìn)行了一項(xiàng)研究，以尋找早期地球上戊糖起源和持續(xù)供應(yīng)的另一種解釋。他們探索了一種無(wú)酶的化學(xué)網(wǎng)絡(luò)，其中C6醛糖酸鹽是一種穩(wěn)定的六碳碳水化合物，從各種益生元糖源中積累，然后轉(zhuǎn)化回戊糖。
提出的化學(xué)途徑始于葡萄糖酸鹽，一種穩(wěn)定的C6醛糖酸鹽，可能在早期地球上通過(guò)已知的堿性糖的前生物轉(zhuǎn)化而容易獲得。下一步是C6羥醛酸鹽非選擇性氧化成糖醛酸鹽；這里，術(shù)語(yǔ)“非選擇性”是指氧化過(guò)程不區(qū)分醛糖結(jié)構(gòu)中的各種碳原子，留下五種可能的氧化結(jié)果。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論分析，研究人員深入研究了各種氧化產(chǎn)物，以找出反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的細(xì)節(jié)。
(a)提出的原代謝戊糖途徑導(dǎo)致醛糖酸積累，隨后非選擇性氧化成糖醛酸、羰基遷移和β-脫羧。(b)為進(jìn)行比較，顯示了戊糖磷酸途徑的最初幾個(gè)步驟。鳴謝:uux.cn/易等2023
有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)無(wú)論氧化發(fā)生在哪里，生成的糖醛酸化合物總是能夠經(jīng)歷被稱為“羰基遷移”的分子內(nèi)轉(zhuǎn)化，直到形成特定的化合物3-氧代-糖醛酸。一旦達(dá)到這種狀態(tài)，在H2O2和含鐵催化劑的存在下，3-氧代-糖醛酸很容易通過(guò)β-脫羧轉(zhuǎn)化為戊糖，這兩種物質(zhì)都與早期地球的條件相容。
在建立并測(cè)試了這個(gè)復(fù)雜反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的整體后，研究人員注意到了與現(xiàn)代生化途徑的重要相似之處。
“我們證明了五碳糖的非酶合成途徑，它依賴于化學(xué)轉(zhuǎn)化，這讓人想起了代謝的核心途徑戊糖磷酸途徑的第一步，”主要作者秦瑞·易說(shuō)。
"這些結(jié)果證明，益生元的糖合成可能與現(xiàn)存的生化途徑有重疊."鑒于糖在現(xiàn)代新陳代謝中無(wú)處不在，提出的反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)可能對(duì)第一個(gè)類生命系統(tǒng)的出現(xiàn)很重要。
這項(xiàng)研究的發(fā)現(xiàn)在天體化學(xué)和天體生物學(xué)領(lǐng)域非常重要。在默奇森隕石中發(fā)現(xiàn)了大量的醛糖酸鹽，這是一顆著名的碳質(zhì)隕石，于1969年墜落地球。
相比之下，現(xiàn)代生物系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的典型碳水化合物卻不在其中。這意味著醛糖酸鹽可以在外星條件下形成和積累，目前的研究表明，它們可能在生命建筑材料的起源中發(fā)揮重要作用。“我們希望這項(xiàng)工作將形成天體生物學(xué)的下一波浪潮，集中于醛糖酸鹽研究，”易補(bǔ)充說(shuō)。
在未來(lái)的研究中，研究小組將專注于C6醛糖酸鹽是否可以在早期地球上積累足夠多的物質(zhì)，作為原始代謝出現(xiàn)的“養(yǎng)分”。首席研究員秦瑞·易總結(jié)道:“我們希望更多地了解這些醛糖酸鹽是如何從經(jīng)典的益生元糖反應(yīng)中產(chǎn)生的，如甲酰反應(yīng)和基利亞尼-費(fèi)歇爾同源反應(yīng)。”
值得注意的是，這些經(jīng)典的益生元糖反應(yīng)在現(xiàn)代代謝中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)，因此，提出的非酶途徑可以作為早期糖和第一種生命形式理論上使用的碳水化合物之間急需的橋梁。
