地球上的生命来自哪里？这是全人类都在一直探索的共同问题。
早在 2018 年，美国罗格斯大学的研究人员就发现，对细胞、生命的基本组成和功能至关重要的蛋白酶，很早就已经存在，甚至设计合成了一种蛋白质模型。但生命起源最初的蛋白质究竟什么样？依然不清楚。
图 | 研究人员设计了一种合成的小蛋白质，该蛋白质包裹在由铁和硫组成的金属核心周围，这种蛋白质可以反复充电和放电，使其在细胞内传输电子，这种肽可能在生命出现早期就已经存在了，在早期的新陈代谢周期中移动电子。（来源：Vikas Nanda，美国罗格斯大学）
人类的 DNA 由编码长几百到几千个氨基酸的蛋白质的基因组成，这些复杂的蛋白质是数十亿年演化的结果。研究认为，生命刚刚开始时的蛋白质结构可能要简单得多，也许只有 10 到 20 个氨基酸长。
生命起源最初的蛋白质究竟是什么样的？这一次，美国罗格斯大学的科研人员发现了它。
3 月 16 日，据新闻网站 Phys.org 报道，罗格斯大学的研究人员发现了负责新陈代谢的蛋白质结构的起源：一种简单分子，它为地球早期生命提供能量，并可以作为美国国家航空航天局（NASA）用来寻找其他星球上的生命的化学信号。他们的研究预测了 35 亿至 25 亿年前最初蛋白质的结构，这一成果已经发表在《美国国家科学院院刊》上。
图 | 具备这种折叠结构的蛋白质，可能是新陈代谢演化中最早的蛋白质之一（来源：Vikas Nanda，美国罗格斯大学）
就像完成一个有千百块碎片的拼图一样，科学家追溯了酶（蛋白质）从现在到遥远过去的演变。要完成这个拼图需要找到两个缺失的碎片，如果没有它们，地球上的生命就不可能存在。通过构建一个由它们在新陈代谢中的作用连接起来的网络，这个团队发现了缺失的碎片。
罗格斯大学罗伯特伍德约翰逊医学院（Robert Wood Johnson Medical School）生物化学和分子生物学教授 Vikas Nanda 表示，“我们对地球生命的起源知之甚少，这项工作让我们能在更大时间跨度内寻找并提出最早的代谢蛋白。”
此外，Vikas Nanda 还谈到，“我们将在实验室进行测试，以更好地了解地球上生命的起源，并告知生命可能如何起源于其他地方。我们正在实验室中建立蛋白质模型，并测试它们是否能引发对早期代谢至关重要的反应。”
据了解，由罗格斯大学牵头的一个名为 ENIGMA 的科学家小组正在 NASA 的资助下，以 NASA 天体生物学计划成员的身份进行这项研究。ENIGMA 项目试图揭示催化生命早期阶段的最简单蛋白质的作用。
“我们认为，就像乐高积木一样，生命由非常小的‘积木’ 来制造简单细胞和像我们这样更复杂的生命体，” ENIGMA 首席研究员、罗格斯大学新布伦瑞克分校著名教授 Paul G. Falkowski 说，“我们认为我们已经找到了这个生命的积木——导致细胞、动物和植物进化的乐高积木。”
这个罗格斯大学研究小组重点研究了两个蛋白质 “折叠”，它们很可能是早期新陈代谢中的第一个结构。它们是铁氧化还原蛋白折叠（ferredoxin fold）和罗斯曼折叠（Rossmann fold），前者结合铁 - 硫化合物，后者常见于核苷酸结合蛋白质，特别是辅因子 NAD 结合蛋白。这是生命进化中必不可少的两块 “积木”。
蛋白质折叠是蛋白质获得其功能性结构和构象的过程。通过这一物理过程，蛋白质从无规则卷曲折叠成特定的功能性三维结构。Ferredoxin 是在现代蛋白质中发现的金属，通过使得机体内的电子来回穿梭来促进新陈代谢，电子流经固体、液体和气体，并为生命系统提供动力。同样的电动力必须存在于任何其他有可能支持生命的行星系统中。
有证据表明，这两个蛋白质折叠可能有一个共同的祖先，如果是真的，它可能是生命的第一个代谢酶。
