你是否曾想过，40亿年前的地球宛如一座"炼狱"——火山喷涌，海洋沸腾，没有氧气。在万物混沌之 中，生命的种子究竟是如何萌发的？近日，英国伦敦大学学院的马修·波纳研究团队在《自然》杂志上 发表了一项突破性研究成果。他们通过模拟早期地球环境条件，首次成功实现了RNA（即核糖核酸， 存在于生物细胞、某些病毒及类病毒中的遗传信息载体）与氨基酸在无酶条件下的化学连接。自20世纪 70年代以来，这一难题一直困扰着科学界，而该成果为解答生命起源中"蛋白质如何合成"的关键问题提 供了全新思路。 分子如何迈出通向生命的第一步 生命起源与演化研究是全球科学家持续探索的重大课题，呈现出多学科交叉融合的特点。 在环境条件领域，科学界主要存在两种假说：一种是深海热液生命起源假说，认为热液喷口富含的矿物 可为早期化学反应提供能量与催化条件；另一种是陆地热泉环境假说。2024年11月，由中国科学家领衔 的国际团队发现了在地球最早期陆地热泉式的环境中，铁硫化物可通过光热催化作用还原二氧化碳，产 生甲醇，从而为地球生命起源的关键代谢途径提供物质基础。 在分子进化领域，相关研究多聚焦RNA、蛋白质和脂类等生物大分子的自组装与功能演化，以及"原始 ...

研究突破 - 伦敦大学学院团队在《自然》杂志发表突破性研究成果，首次成功实现RNA与氨基酸在无酶条件下的化学连接[4] - 该成果解决了自20世纪70年代以来一直困扰科学界的难题，为理解生命起源中蛋白质如何合成的关键问题提供了全新思路[4][5] 科学背景与意义 - 研究旨在解答生命起源的核心悖论：在现有生命体中，蛋白质合成需要酶催化，而酶本身是蛋白质，其合成信息又存储在核酸中[6] - 此次发现证明，在生命出现前，无需复杂酶参与，RNA和氨基酸可在早期地球环境下自发连接，为分子迈出通向生命的第一步提供了关键线索[6] 研究方法与机理 - 团队采用温和方法，使用硫酯激活氨基酸，使其在模拟早期地球环境的中性水中能自发连接到RNA上[7] - 该反应具有高度选择性，能将氨基酸精准连接到RNA分子特定部位，避免了氨基酸间的随意反应[7] - 反应规模极小，研究团队通过磁共振成像技术和质谱分析技术等多种分子结构探测技术进行追踪[7] 理论融合与启示 - 该研究巧妙融合了生命起源研究中的“RNA世界”和“硫酯世界”两大主流理论[8] - 研究表明生命起源可能并非单一起点，而是新陈代谢系统与遗传系统从一开始就通过简单化学反应协同演化而成[8][9] - 该发现有助于缩小化学进化与生物进化之间的鸿沟，并为地外生命存在的可能性提供了新的思考角度[9] 应用前景与未来方向 - 研究成果未来或可应用于人工生命系统构建、原位蛋白质合成以及新型药物精准递送等领域[10] - 研究启示，细胞内化学微环境的失衡可能是导致疾病的重要因素，深入研究其动态变化可为疾病防控提供新策略[10] - 谷歌Deepmind等多家机构采用AI驱动的从头蛋白质设计，从零开始设计自然界不存在的蛋白质，为治疗癌症、自身免疫疾病等提供新思路[11]

研究核心观点 - 伦敦大学学院研究团队在《自然》杂志发表突破性成果，首次在无酶条件下成功实现RNA与氨基酸的化学连接，为解答生命起源中"蛋白质如何合成"的关键问题提供了全新思路[1] - 该研究巧妙融合了"RNA世界"和"硫酯世界"两大主流生命起源理论，利用硫酯激活氨基酸并与RNA连接，表明新陈代谢系统与遗传系统可能从一开始就协同演化[4][6] - 研究成果有助于缩小化学进化与生物进化之间的鸿沟，为从无生命化学物质过渡到有生命生物系统提供了合理的化学基础，并对地外生命存在可能性提供了新思考角度[6] 研究背景与意义 - 生命起源与演化研究是全球科学家持续探索的重大课题，呈现多学科交叉融合特点，主要存在深海热液生命起源假说和陆地热泉环境假说[1] - 2024年11月由中国科学家领衔的国际团队发现，地球最早期陆地热泉环境中铁硫化物可通过光热催化还原二氧化碳产生甲醇，为生命起源关键代谢途径提供物质基础[1] - 理解RNA与氨基酸结合对于理解生命起源和蛋白质合成机制具有关键意义，其核心挑战是解释"先有鸡还是先有蛋"的经典悖论：没有核酸无法编码合成蛋白质，但没有蛋白质酶核酸的复制和翻译又无法进行[3] 研究方法与发现 - 研究团队采用温和方法，用硫酯来激活氨基酸，氨基酸与含硫化合物"泛硫乙胺"反应后变成硫酯形式，在模拟早期地球环境的中性水中能自发连接到RNA上[4] - 该反应具有高度选择性，能将氨基酸精准连接到RNA分子特定部位，避免了氨基酸之间的随意反应，这对于形成有功能短肽至关重要[4] - 由于反应规模极小，研究团队通过磁共振成像技术和质谱分析技术等多种分子结构探测技术对其进行追踪[4] - 研究认为该反应很可能发生在早期地球的湖泊或小水池中，而不是广阔的海洋中，因为海洋化学物质浓度过低不利于反应发生[5] 未来研究方向与应用 - 下一步研究团队将探究RNA序列如何优先结合特定氨基酸，从而启动编码蛋白质合成的指令，即遗传密码的起源[7] - 掌握温和可控的"RNA—蛋白质"化学连接机制，未来或可应用于人工生命系统构建、原位蛋白质合成以及新型药物精准递送等领域[7] - 谷歌Deepmind等多家机构采用AI驱动的从头蛋白质设计，从零开始设计自然界不存在的蛋白质，创造新型酶、生物传感器、治疗蛋白等，为治疗癌症、自身免疫疾病等提供新思路[8] - 研究成果启示深入研究细胞化学微环境动态变化规律，研发精准调控技术，可以为疾病防控提供新策略[7]