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)動和生長提供動力?？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日報道，為了回答這個問題，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、生長和繁殖。鐵氧還原蛋白通過讓電在細(xì)胞內(nèi)移動來支持細(xì)菌、植物和動物的新陳代謝。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，它們都來自于一種更簡單的、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，并用計算機(jī)模型設(shè)計出了其祖先形態(tài)，最終創(chuàng)造出了這種蛋白的一個基本版本——一種能夠在細(xì)胞內(nèi)導(dǎo)電的簡單的鐵氧還原蛋白。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。

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，我們距離這一點更近了。”

研究報告共同作者、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版本，未來的實驗可以建立在這個簡單的版本上，或許也可以用于工業(yè)領(lǐng)域。”