生命通過(guò)新陳代謝過(guò)程將食物轉化為能量，為運動(dòng)和生長(cháng)提供動(dòng)力?？茖W(xué)界最持久的奧秘之一就是：新陳代謝是如何開(kāi)始的？據物理學(xué)家組織網(wǎng)1日報道，為了回答這個(gè)問(wèn)題，英國科學(xué)家對一種原始鐵氧還原蛋白進(jìn)行了逆向工程，并將其插入一個(gè)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(cháng)和繁殖。
鐵氧還原蛋白通過(guò)讓電在細胞內移動(dòng)來(lái)支持細菌、植物和動(dòng)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(lái)自于一種更簡(jiǎn)單的、存在于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，并用計算機模型設計出了其祖先形態(tài)，最終創(chuàng )造出了這種蛋白的一個(gè)基本版本——一種能夠在細胞內導電的簡(jiǎn)單的鐵氧還原蛋白。研究表明，這種蛋白經(jīng)過(guò)多代演化，可以產(chǎn)生今天存在的許多類(lèi)型的鐵氧還原蛋白。
為了證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。他們去除了大腸桿菌用來(lái)創(chuàng )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(jīng)過(guò)基因工程修飾的大腸桿菌菌落能夠存活并生長(cháng)。
研究第一作者、海洋與海岸科學(xué)系博士后研究員安德魯·穆特說(shuō)：“理解作為地球所有生命祖先的古老細胞的內部運作原理，有助于我們理解生命是如何產(chǎn)生的，以及生命在其他世界可能出現的途徑?，F在，我們距離這一點(diǎn)更近了。”
研究報告共同作者、羅格斯·伍德約翰遜醫學(xué)院教授維卡斯·南達表示，這一發(fā)現對合成生物學(xué)和生物電子學(xué)領(lǐng)域意義重大。合成生物學(xué)利用微生物的代謝來(lái)生產(chǎn)工業(yè)化學(xué)品，而生物電子學(xué)則設法運用細胞的天然電路來(lái)存儲能量并執行其他功能。
南達說(shuō)：“我們創(chuàng )造了一種支持生命繁衍的精簡(jiǎn)版本，未來(lái)的實(shí)驗可以建立在這個(gè)簡(jiǎn)單的版本上，或許也可以用于工業(yè)領(lǐng)域。”
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