第一个生命形式是什么样的?在一篇新的视角文章中，科学家们通过研究电子传递链的最早进化描述了回答这个问题的策略，这是一种具有非常古老历史的通用代谢策略。该论文发表在《美国国家科学院院刊》杂志上。

尽管取得了几十年的进步，生命起源仍然是科学中尚未解决的重大问题之一。“生物学最基本的特征，即生物体是由细胞组成的，它们通过DNA传递遗传信息，它们使用蛋白质酶来进行新陈代谢，所有这些都是通过非常早期的进化历史中的特定过程而出现的，”副教授AaronGoldman说欧柏林学院生物学教授。

“了解这些最基本的生物系统最初是如何形成的，不仅能让我们更深入地了解生命在最基本的层面上是如何运作的，还能让我们更深入地了解生命最初是什么，以及我们如何在地球之外寻找生命。”

生命最初是如何出现的问题通常是通过模拟早期地球环境的实验室实验来研究的，并寻找能够产生与我们今天在生物体中看到的相同类型的生物分子和代谢反应的化学物质。这被称为“自下而上”的方法，因为它使用的材料本来就存在于生命起源之前的地球上。虽然这些所谓的“生命起源前化学”实验成功地证明了生命“可能”是如何起源的，但它们无法告诉我们生命实际上“确实”是如何起源的。

与此同时，其他研究利用进化生物学的技术，根据当今生命的数据重建早期生命形式可能的样子。这被称为“自上而下”的方法，可以告诉我们地球上生命的历史。

然而，自上而下的研究只能追溯到当今生物体中仍然保守的基因，因此不能一直追溯到生命的起源。尽管存在局限性，自上而下和自下而上的研究都旨在发现生命起源的共同目标，理想情况下，它们的答案应该集中在一组共同的条件上。

Goldman、LaurieBarge(美国宇航局喷气推进实验室(JPL)天体生物学研究科学家)及其同事发表的一篇新文章试图弥合这一方法论差距。作者认为，将自下而上的生命起源合理途径实验室研究与自上而下的早期生命形式进化重建相结合，可以用来发现早期地球上生命的真正起源。

在《电子传输链作为进化早期阶段的窗口》一文中，作者描述了一种对当今生命至关重要的现象，可以通过自下而上和自上而下的研究相结合来研究这种现象：电子传输链。

电子传输链是一种代谢系统，从细菌到人类，整个生命之树的生物体都使用电子传输链来产生可用的化学能。许多不同类型的电子传输链专门针对每种生命形式及其使用的能量代谢：例如，我们的线粒体包含与我们的异养(食物消耗)能量代谢相关的电子传输链;而植物具有与光合作用(从阳光中产生能量)相关的完全不同的电子传输链。

在微生物世界中，生物体使用与各种不同能量代谢相关的广泛电子传输链。但是，尽管存在这些差异，作者描述了来自自上而下的研究的证据，表明这种代谢策略是由最早的生命形式使用的，并且他们提出了几种祖先电子传输链的模型，这些模型可以追溯到非常早期的进化历史。他们还调查了当前自下而上的证据，表明即使在我们所知的生命出现之前，矿物质和早期地球海水也可能促进了类似电子传输链的化学反应。

受这些观察的启发，作者概述了未来的研究策略，综合对电子传输链最早历史的自上而下和自下而上的研究，以便更广泛地更好地了解古代能量代谢和生命起源。

这项研究是喷气推进实验室Barge领导的多机构跨学科团队过去五年工作的结晶，旨在研究早期地球地质环境中如何出现代谢反应。

例如，该团队之前的工作研究了由矿物驱动的特定电子传输链反应(由喷气推进实验室研究科学家JessicaWeber领导);古代酶如何将生命起源前的化学物质融入其活性位点(由Goldman领导);以及能量极其有限的环境中的微生物代谢(由南加州大学的DougLaRowe领导)。

“新陈代谢的出现是一个跨学科问题，因此我们需要一个跨学科团队来研究这个问题，”巴奇说。“我们的工作利用了化学、地质学、生物学和计算模型的技术，将这些自上而下和自下而上的方法结合起来，这种合作对于未来益生元代谢途径的研究非常重要。”

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