地球上的生命來自哪裡？這是全人類都在一直探索的共同問題。

早在 2018 年，美國羅格斯大學的研究人員就發現，對細胞、生命的基本組成和功能至關重要的蛋白酶，很早就已經存在，甚至設計合成了一種蛋白質模型。但生命起源最初的蛋白質究竟什麼樣？依然不清楚。

圖 | 研究人員設計了一種合成的小蛋白質，該蛋白質包裹在由鐵和硫組成的金屬核心周圍，這種蛋白質可以反覆充電和放電，使其在細胞內傳輸電子，這種肽可能在生命出現早期就已經存在了，在早期的新陳代謝週期中移動電子。（來源：Vikas Nanda，美國羅格斯大學）

人類的 DNA 由編碼長几百到幾千個氨基酸的蛋白質的基因組成，這些複雜的蛋白質是數十億年演化的結果。研究認為，生命剛剛開始時的蛋白質結構可能要簡單得多，也許只有 10 到 20 個氨基酸長。

生命起源最初的蛋白質究竟是什麼樣的？這一次，美國羅格斯大學的科研人員發現了它。

3 月 16 日，據新聞網站 Phys.org 報道，羅格斯大學的研究人員發現了負責新陳代謝的蛋白質結構的起源：一種簡單分子，它為地球早期生命提供能量，並可以作為美國國家航空航天局（NASA）用來尋找其他星球上的生命的化學訊號。他們的研究預測了 35 億至 25 億年前最初蛋白質的結構，這一成果已經發表在《美國國家科學院院刊》上。

就像完成一個有千百塊碎片的拼圖一樣，科學家追溯了酶（蛋白質）從現在到遙遠過去的演變。要完成這個拼圖需要找到兩個缺失的碎片，如果沒有它們，地球上的生命就不可能存在。通過構建一個由它們在新陳代謝中的作用連線起來的網路，這個團隊發現了缺失的碎片。

羅格斯大學羅伯特伍德約翰遜醫學院（Robert Wood Johnson Medical School）生物化學和分子生物學教授 Vikas Nanda 表示，“我們對地球生命的起源知之甚少，這項工作讓我們能在更大時間跨度內尋找並提出最早的代謝蛋白。”

此外，Vikas Nanda 還談到，“我們將在實驗室進行測試，以更好地了解地球上生命的起源，並告知生命可能如何起源於其他地方。我們正在實驗室中建立蛋白質模型，並測試它們是否能引發對早期代謝至關重要的反應。”

據了解，由羅格斯大學牽頭的一個名為 ENIGMA 的科學家小組正在 NASA 的資助下，以 NASA 天體生物學計劃成員的身份進行這項研究。ENIGMA 專案試圖揭示催化生命早期階段的最簡單蛋白質的作用。

“我們認為，就像樂高積木一樣，生命由非常小的‘積木’ 來製造簡單細胞和像我們這樣更復雜的生命體，” ENIGMA 首席研究員、羅格斯大學新布倫瑞克分校著名教授 Paul G. Falkowski 說，“我們認為我們已經找到了這個生命的積木——導致細胞、動物和植物進化的樂高積木。”

這個羅格斯大學研究小組重點研究了兩個蛋白質 “摺疊”，它們很可能是早期新陳代謝中的第一個結構。它們是鐵氧化還原蛋白摺疊（ferredoxin fold）和羅斯曼摺疊（Rossmann fold），前者結合鐵 - 硫化合物，後者常見於核苷酸結合蛋白質，特別是輔因子 NAD 結合蛋白。這是生命進化中必不可少的兩塊 “積木”。

蛋白質摺疊是蛋白質獲得其功能性結構和構象的過程。通過這一物理過程，蛋白質從無規則捲曲摺疊成特定的功能性三維結構。Ferredoxin 是在現代蛋白質中發現的金屬，通過使得機體內的電子來回穿梭來促進新陳代謝，電子流經固體、液體和氣體，併為生命系統提供動力。同樣的電動力必須存在於任何其他有可能支援生命的行星系統中。

有證據表明，這兩個蛋白質摺疊可能有一個共同的祖先，如果是真的，它可能是生命的第一個代謝酶。