新浪科技訊，香港時間8月17日消息，現代的蛋白質具有十分多樣的結構，但科學家對這些結構的演化卻知之甚少。在8月8日發表於《結構》(Structure，《細胞》雜誌的子刊)雜誌的一項研究中，這一謎題得到了初步解答。研究者重建了40億年前的蛋白質結構，並觀察它們的特徵以及其組成成分。通過X射線對晶體結構的分析，科學家清楚地觀察到它們與現代細胞中蛋白質結構的差異和相似性。
在地球的“原始湯”中，作為生命基礎的有機分子很可能也經歷了類似自然選擇的演化過程
地球生命在三十多億年前是如何出現的？這個問題至今仍是一個謎。一些科學家認為是閃電擊向富含氨的“原始湯”，從而產生了複雜的分子，並進一步形成了生命的前導物質；有些科學家則認為，是深海熱液口的化學反應催生了細胞膜和簡單的細胞結構；還有一些人認為是太空中的岩石將生命的基礎物質──或者生命本身──帶到了地球。回答這一問題的困難之處在於，我們很難重現如此久遠時期的物質。
研究作者、來自西班牙格拉納達大學的物理化學家何塞‧桑切斯-魯伊斯(Jose Sanchez-Ruiz)指出，目前有關細胞結構的研究主要涉及探索不同類型結構之間的差異，而要真正理解細胞如何進化，就需要從更早的材料中尋找証據，即通過研究“化石”蛋白質來進行真正的比較。
在之前的一項研究中，桑切斯-魯伊斯及其團隊通過分析硫氧還蛋白(thioredoxin)的氨基酸結構，獲得了蛋白質序列的演化樹。硫氧還蛋白存在於三個主要的生命域：細菌、古菌和真核生物。利用這一研究，他們重建了40億年前屬於前寒武紀的蛋白質結構，並做了進一步研究。這一方法被認為是最接近研究“化石”蛋白質的方法，我們可以借此觀察現代蛋白質與古老蛋白質之間的差異和相似性。
通過對晶體結構進行X射線分析，研究團隊發現，現代的蛋白質在結構上與重建出來的“化石”蛋白質非常相似，儘管二者在氨基酸組成上有所差異。雖然這種蛋白質是在實驗室中重建獲得，但桑切斯-魯伊斯認為它們與數十億年前的蛋白質十分接近。報導稱，這些蛋白質的性質與科學家預計的完全相同。研究團隊稱，這種蛋白質在高酸性的環境中能保持穩定，並且功能正常。科學家認為，地球早期曾經歷過高溫，並且海洋呈酸性。
當然，那個時期的蛋白質已經沒有任何痕跡，因此我們也無法確切地知道這些重建的蛋白質到底有多接近實際情況。“除非我們發明了某種時間機器，否則無法確切地知道重建的效果，”桑切斯-魯伊斯說，“但從我們對這些蛋白質的測定結果得知，它們的性質與我們所預想的40億年前的蛋白質是一致的。”
這一新的發現支援了一個名為“間斷平衡”的演化模型。在這個模型中，蛋白質結構在很長的時期里保持穩定，只會間歇性地發生變化。該研究還為科學家提供了關於細胞結構和氨基酸序列的有價值信息，並打開了一扇通往蛋白質設計的大門──或許蛋白質工程和生物技術領域就將迎來一個新的跨越。(任天)
.科學家重現40億年前的蛋白質結構
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