尽管创造地球生命的蛋白质似乎无穷无尽，但它们都有一些共同的组成部分。研究人员表示，他们在本周发表在《PNAS》上的一项研究中，发现了地球生命最初开始多样化时存在的简单蛋白质。
作者们表示，这些史前蛋白质是我们今天所知的“酶”的较小组成部分——酶是促进生物体内化学反应的物质。当它们单独存在时，这些片段似乎也能充当酶。特别是两个片段——一个负责结合铁和硫，另一个负责帮助核苷酸（DNA的核心组成部分）连接——可能是地球上最古老的两种酶。
这两种至今仍在工作的酶中存在的片段，是生命构成模块的核心部分。它们可以独立发挥作用，但研究人员表示，它们能够构建今天地球上各种精密的蛋白质结构。
蛋白质构成了我们身体的大部分。它们由 DNA 制造，构成器官的结构，对抗感染，并在许多情况下，运行化学反应并调节其他分子如何相互作用。
但不要指望考古学家很快就能挖掘出 35 亿年前，也就是生命首次出现在地球上的蛋白质化石。罗格斯大学生物学家、该研究的合著者 Vikas Nanda 表示，这项研究的最终结论是一个数学预测。
Nanda 说：“这就是科学的挑战。我们如何能从我们现在所拥有的东西推断出它们过去的样子？”这些工具很有可能是唯一能够促进生命某些基本功能的工具——无论生命生长在哪里。如果事实证明如此，这项研究也可能暗示我们在寻找其他星球上的生命时应该寻找什么。
描绘可能性
在早期细胞生命存在之前，就存在酶——特别是那些负责传递电子，最终驱动食物转化为能量的酶。由于这个过程对生命至关重要，Nanda 和他的团队研究了负责这些任务的现代酶，以确定它们是否具有更基础的组成部分。
该团队检查了在一个全球数据库中组装的蛋白质，并将其分解为最小的功能片段。接下来，团队寻找在各种大型结构中都出现的少数几个片段，这就像在所有汽车型号中寻找通用的螺母和螺栓一样。每个小的、通用的片段都负责一项任务——例如结合铁或铜或其他金属。
当 Nanda 和他的团队绘制出哪些流行的酶部分相互依赖以完成任务时，结合铁的酶和连接 DNA 片段的酶最终出现在了他们图表的中心。这种中心地位意味着周围的酶需要这两个核心部分才能发挥作用——这反过来又表明它们最有可能是在地球时间线上最先出现的组成部分。**通过成为最早驱动化学反应的酶之一，它们提供了其他后期酶完成自己独立任务所必需的副产品。**
早期地球验证
地球早期条件为该团队的结论提供了令人信服的支持。例如，地质学家认为早期海洋富含铁——因此，一个核心酶与该元素协同作用是有道理的，Nanda 说。随着海洋金属的流失，生命不得不学会与其他金属（如铜和镍）协同工作：这些金属出现在该团队酶图谱的周边。
为了验证这些酶片段是否能独立发挥作用，Nanda 和他的团队进行了组装和测试。“起初我怀疑这是否会奏效，” Nanda 说。“我以为我们会制造出酶，然后不得不小心翼翼地对待它们才能让它们工作。”
相反，在模拟实验室环境中，它们似乎坚固耐用，并且能够独立移动电子。Nanda 说，从某种意义上说，这是有道理的：“如果你是一块生活在早期海洋岩石表面上的小肽，没有细胞保护你，而且你必须坚强才能生存。”
该团队现在认为，今天更复杂的大型酶——那些由通用螺母和螺栓组成的完整汽车——的演变是因为生命变得更加复杂，蛋白质不得不与越来越多的分子进行通信。
如果这些最基本的片段是生命继续进行所必需的，那么研究人员在寻找其他地方的生命时可能会发现它们。Nanda 说，也许这些行动的最终产物不会转化为我们植物、动物和人类所熟悉的任何生命形式的发现。相反，找到这些构成模块可以帮助研究人员知道在搜索太阳系生命时应该寻找什么。
目前，Nanda 和他的团队计划深入研究他们制作的连接图，并从中学习。
Nanda 说：“每一次连接都代表着为了实现新功能而必须演变的东西，每一次连接都是大自然做出的一个选择。这里有大量的数据可以挖掘。”
