新陳代謝能將食物轉(zhuǎn)化為能量

生命通過新陳代謝過程將食物轉(zhuǎn)化為能量，為運(yùn)動(dòng)和生長(zhǎng)提供動(dòng)力?？茖W(xué)界最持久的奧秘之一就是：新陳代謝是如何開始的?據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)1日?qǐng)?bào)道，為了回答這個(gè)問題，英國(guó)科學(xué)家對(duì)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(xì)菌體內(nèi)，結(jié)果這種蛋白成功促成了細(xì)胞的新陳代謝、生長(zhǎng)和繁殖。鐵氧還原蛋白通過讓電在細(xì)胞內(nèi)移動(dòng)來支持細(xì)菌、植物和動(dòng)物的新陳代謝。在今天的生物體內(nèi)，這些蛋白擁有不同的復(fù)雜形式，但研究人員推測(cè)，它們都來自于一種更簡(jiǎn)單的、存在于所有生命祖先體內(nèi)的蛋白。

為此，研究人員比較了生物體內(nèi)存在的各種鐵氧還原蛋白分子，并用計(jì)算機(jī)模型設(shè)計(jì)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(xì)胞內(nèi)導(dǎo)電的簡(jiǎn)單的鐵氧還原蛋白。研究表明，這種蛋白經(jīng)過多代演化，可以產(chǎn)生今天存在的許多類型的鐵氧還原蛋白。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(xì)胞體內(nèi)。他們?nèi)コ舜竽c桿菌用來創(chuàng)造鐵氧還原蛋白的基因，加入這種蛋白。結(jié)果表明，盡管比正常情況慢，但經(jīng)過基因工程修飾的大腸桿菌菌落能夠存活并生長(zhǎng)。

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：“理解作為地球所有生命祖先的古老細(xì)胞的內(nèi)部運(yùn)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(xiàn)的途徑?，F(xiàn)在，我們距離這一點(diǎn)更近了。”

研究報(bào)告共同作者、羅格斯·伍德約翰遜醫(yī)學(xué)院教授維卡斯·南達(dá)表示，這一發(fā)現(xiàn)對(duì)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生產(chǎn)工業(yè)化學(xué)品，而生物電子學(xué)則設(shè)法運(yùn)用細(xì)胞的天然電路來存儲(chǔ)能量并執(zhí)行其他功能。

南達(dá)說：“我們創(chuàng)造了一種支持生命繁衍的精簡(jiǎn)版本，未來的實(shí)驗(yàn)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。”