新陳代謝是如何開始的?

2019年07月03日09:00  來源:科技日報
 

  科技日報北京7月2日電 (記者劉霞)生命通過新陳代謝過程將食物轉化為能量,為運動和生長提供動力。科學界最持久的奧秘之一就是:新陳代謝是如何開始的?據物理學家組織網1日報道,為了回答這個問題,英國科學家對一種原始鐵氧還原蛋白進行了逆向工程,並將其插入一個活細菌體內,結果這種蛋白成功促成了細胞的新陳代謝、生長和繁殖。

  鐵氧還原蛋白通過讓電在細胞內移動來支持細菌、植物和動物的新陳代謝。在今天的生物體內,這些蛋白擁有不同的復雜形式,但研究人員推測,它們都來自於一種更簡單的、存在於所有生命祖先體內的蛋白。

  為此,研究人員比較了生物體內存在的各種鐵氧還原蛋白分子,並用計算機模型設計出了其祖先形態,最終創造出了這種蛋白的一個基本版本——一種能夠在細胞內導電的簡單的鐵氧還原蛋白。研究表明,這種蛋白經過多代演化,可以產生今天存在的許多類型的鐵氧還原蛋白。

  為了証明這一古代蛋白可以支持生命的繁衍生息,研究人員將其插入活細胞體內。他們去除了大腸杆菌用來創造鐵氧還原蛋白的基因,加入這種蛋白。結果表明,盡管比正常情況慢,但經過基因工程修飾的大腸杆菌菌落能夠存活並生長。

  研究第一作者、海洋與海岸科學系博士后研究員安德魯·穆特說:“理解作為地球所有生命祖先的古老細胞的內部運作原理,有助於我們理解生命是如何產生的,以及生命在其他世界可能出現的途徑。現在,我們距離這一點更近了。”

  研究報告共同作者、羅格斯·伍德約翰遜醫學院教授維卡斯·南達表示,這一發現對合成生物學和生物電子學領域意義重大。合成生物學利用微生物的代謝來生產工業化學品,而生物電子學則設法運用細胞的天然電路來存儲能量並執行其他功能。

  南達說:“我們創造了一種支持生命繁衍的精簡版本,未來的實驗可以建立在這個簡單的版本上,或許也可以用於工業領域。”

(責編:趙竹青、呂騫)

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