一項大膽的實驗證實了翻譯系統在地球上最早的生命基礎上的地位

一項大膽的實驗證實了翻譯系統在地球上最早的生命基礎上的地位

Marcus Bray的實驗如此大膽，以至於他都害怕實驗會失敗。在將遺傳密碼轉化為生命的細胞內部系統中，他用原始的替代品取代了大約1000個基本的關鍵部件，以觀察轉化系統能否存活並發揮作用。這似乎是不可能的，但它運行得很順利。布雷有令人信服的證據表明，蛋白質的偉大構建者在40億年前進化的嚴酷條件下是活躍的。

實驗的成功再次確認了翻譯系統在地球上生命形成的最早基礎上的地位。每一個生物的存在都是因為轉譯系統接收到RNA傳遞給它的DNA信息，並將這些信息轉化成蛋白質。該系統以一種叫做核糖體的細胞機器為中心，核糖體是由多種大分子RNA和蛋白質組成，在我們所知的生命中無處不在。

沒有核糖體就沒有生命，核糖體是生物學中最古老、最普遍的部分，它的起源可以追溯到地球形成並冷卻不久之後。Bray拉出的那些關鍵的引物是金屬離子(帶電荷的原子，這裡是正電荷)。在今天的核糖體中，以及在整個轉譯系統中，它們都是鎂離子，佈雷的實驗用鐵離子和錳離子取代了它們，而鐵離子和錳離子在原始地球上是過剩的。

當第一次生命進化的時候，地殼的裂縫仍然會噴出岩漿和流星撞擊地球。沒有可供呼吸的氧氣，地球上充滿了鐵和錳。這可能使它們吸引轉譯系統作為主導離子。鎂可能也參與其中，雖然它可能比今天更少可用。研究人員想知道轉譯系統是否首先進化成與其他金屬作為關鍵的功能。因此，威廉姆斯學院和格拉斯實驗室的研究生研究助理布雷(Bray)把鎂離子換成了白板。

令人驚訝的是，原子交換幾乎沒有改變核糖體的形狀。這完全令人難以置信，因為生物學對事物有非常具體的用途。改變一個原子就能破壞整個蛋白質。當他們用鐵代替鎂來測試轉譯系統的性能時，其效率是正常的(鎂)的50%到80%。「錳的效果甚至比鐵更好。布雷將核糖體在鎂、鐵或錳的存在下培養在一個特殊的沒有氧氣的人工環境中，就像40億年前的地球。他發現，鎂的替代作用遠遠超出了核糖體中的原子。圍繞核糖體的是一個巨大的鎂原子云。它被稱為大氣層，或貝殼，並完全吞噬它。我替換了所有東西，包括那個，整個系統仍然在工作。隨著時間的推移，在鎂元素的存在下，平移系統的進化可能使其具有適應性優勢。隨著地球上氧氣水平的上升，遊離的錳和鐵結合在一起，使得它們對生物的利用變得越來越少，鎂在今天的轉譯系統中扮演了成千上萬的角色。

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