如果生命最具标志性的基石之一一直被误解了呢？一项新研究挑战了关于古老蛋白质及其在生命起源中作用的长期假设。

生命是如何起源的？古老蛋白质可能蕴藏着重要线索。地球上的每一种生物都是由蛋白质构成的。如今，即使是最简单的生命形式，如单细胞生物，也包含复杂且高度结构化的蛋白质。但情况并非总是如此。

长期以来，科学家们相信最早的蛋白质始于一种被称为“模体”（motif）的简单结构特征。

人们曾认为，这个模体是更复杂蛋白质演化而来的“种子”。然而，新的研究正在挑战这一观点。由佐治亚理工学院的林恩·卡默林（Lynn Kamerlin）和东京地球生命科学研究所（Earth-Life Science Institute）的利亚姆·隆戈（Liam Longo）领导的一个全球科学家团队发现，这个模体可能并不像曾经认为的那样核心，至少它本身并非如此。

“它很可能是一个被（时间）侵蚀的分子化石，其真正的本质在数十亿年的进化过程中已被覆盖改写，”卡默林说。“这项工作彻底重塑了我们对蛋白质的思考方式。这就像试图玩‘蛋白质版危险边缘（Jeopardy!）’游戏 —— 现在我们需要重新思考最初的问题是什么。”

史前蛋白质

不难理解为何这个假说长期存在错误。该模体与生命关键元素之一的磷元素相关联。许多最早的蛋白质会与含磷化合物结合。虽然这些早期蛋白质结构各异，但它们常常共享相同的模体。

“多年来，研究人员认为这意味着今天的复杂蛋白质来源于这个模体本身 —— 这个小小的蛋白质孕育了整个（蛋白质）家族，”隆戈说。

为了探究蛋白质的起源，研究人员仔细梳理了现有的蛋白质晶体结构数据。然后，他们通过计算方法识别并表征了相关的蛋白质。尽管他们在建模中识别出蛋白质的一些相似结构，但模体并不完全相同。他们发现可能存在许多不同类型的磷酸盐结合蛋白。认为这个模体本身具有某种特殊性的想法是错误的。

“我们不会假设眼睛孕育了头部，尽管几乎所有的头部都有眼睛；这是因为视觉涉及相互关联的系统，”卡默林解释道。“我们早期的肽（指模体）呈现了一个类似的例子。只有当它嵌入更大的系统中，才能发挥其作用。”

蛋白质的可能性

研究人员在水中和甲醇环境中测试了这项工作。甲醇模拟了地球上可能水分较少的环境。研究人员在这种甲醇环境中发现了具有可比性的蛋白质模体，证明了这个著名的模体并非独一无二，而只是众多具有相似特性的可能模体之一。曾被假定为早期生命基石的东西，很可能只是一块化石碎片 —— 而非完整的图景。

卡默林和隆戈的研究不仅有助于其领域确定生命如何开始，也推动了生物技术的进步。更好地理解天然蛋白质如何演化，将帮助其他研究人员创造人工蛋白质，应用于从药物递送到新疫苗研发等各个领域。

这项工作远未结束。既然研究人员知道这个蛋白质模体只是众多可能选项中的一个，问题就变成了：这个模体是何时变得如此普遍的？生命还可能是什么样子？这些问题将有助于科学界做出可能惠及所有人的发现。

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