如果生命最具標誌性的基石之一一直被誤解了呢？一項新研究挑戰了關於古老蛋白質及其在生命起源中作用的長期假設。
生命是如何起源的？古老蛋白質可能蘊藏着重要線索。地球上的每一種生物都是由蛋白質構成的。如今，即使是最簡單的生命形式，如單細胞生物，也包含複雜且高度結構化的蛋白質。但情況並非總是如此。
長期以來，科學家們相信最早的蛋白質始於一種被稱為“模體”（motif）的簡單結構特徵。
人們曾認為，這個模體是更複雜蛋白質演化而來的“種子”。然而，新的研究正在挑戰這一觀點。由佐治亞理工學院的林恩·卡默林（lynn kamerlin）和東京地球生命科學研究所（earth-life science institute）的利亞姆·隆戈（liam longo）領導的一個全球科學家團隊發現，這個模體可能並不像曾經認為的那樣核心，至少它本身並非如此。
“它很可能是一個被（時間）侵蝕的分子化石，其真正的本質在數十億年的進化過程中已被覆蓋改寫，”卡默林說。“這項工作徹底重塑了我們對蛋白質的思考方式。這就像試圖玩‘蛋白質版危險邊緣（jeopardy!）’遊戲 —— 現在我們需要重新思考最初的問題是什麼。”
史前蛋白質
不難理解為何這個假說長期存在錯誤。該模體與生命關鍵元素之一的磷元素相關聯。許多最早的蛋白質會與含磷化合物結合。雖然這些早期蛋白質結構各異，但它們常常共享相同的模體。
“多年來，研究人員認為這意味着今天的複雜蛋白質來源於這個模體本身 —— 這個小小的蛋白質孕育了整個（蛋白質）家族，”隆戈說。
為了探究蛋白質的起源，研究人員仔細梳理了現有的蛋白質晶體結構數據。然後，他們通過計算方法識別並表徵了相關的蛋白質。儘管他們在建模中識別出蛋白質的一些相似結構，但模體並不完全相同。他們發現可能存在許多不同類型的磷酸鹽結合蛋白。認為這個模體本身具有某種特殊性的想法是錯誤的。
“我們不會假設眼睛孕育了頭部，儘管幾乎所有的頭部都有眼睛；這是因為視覺涉及相互關聯的系統，”卡默林解釋道。“我們早期的肽（指模體）呈現了一個類似的例子。只有當它嵌入更大的系統中，才能發揮其作用。”
蛋白質的可能性
研究人員在水中和甲醇環境中測試了這項工作。甲醇模擬了地球上可能水分較少的環境。研究人員在這種甲醇環境中發現了具有可比性的蛋白質模體，證明了這個著名的模體並非獨一無二，而只是眾多具有相似特性的可能模體之一。曾被假定為早期生命基石的東西，很可能只是一塊化石碎片 —— 而非完整的圖景。
卡默林和隆戈的研究不僅有助於其領域確定生命如何開始，也推動了生物技術的進步。更好地理解天然蛋白質如何演化，將幫助其他研究人員創造人工蛋白質，應用於從藥物遞送到新疫苗研發等各個領域。
這項工作遠未結束。既然研究人員知道這個蛋白質模體只是眾多可能選項中的一個，問題就變成了：這個模體是何時變得如此普遍的？生命還可能是什麼樣子？這些問題將有助於科學界做出可能惠及所有人的發現。
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