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而白烟囱假说也同样认为乙酰辅酶A路径就是共祖们的固碳作用,这个假说的研究者都相信40亿年前的白烟囱能够给地质化学版本的乙酰辅酶A路径提供恰当的反应条件,这构成了白烟囱假说最重要的理论部分。
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不过,“地质化学版本”究竟是怎样一个版本,研究者们的意见还没有完全一致,他们各自提出了不同的反应机制,并且都在实验中取得了颇有希望的成果。这或许只是理论早期的见仁见智,也或许是白烟囱真的拥有太多的可能。
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于是,今天的白烟囱假说就像九连环一样,容纳了许多相对独立的理论模型,这些模型相互勾连,环环嵌套,对于作为观察者的我们来说,这就有些妙趣横生且耐人寻味了。
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[1]与呼吸作用一样,这里的氢原子也是被辅酶带走的。
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[2]另一种有力的世界总质量最大的蛋白质的候选者是细菌用来合成脂肪酸的酰基载体蛋白质(ACP)。
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[3]包括植物与褐藻在内的真核生物通过内共生获得了光合作用的能力,植物的叶绿体实际上就是高度特化的蓝细菌,这与线粒体的情形非常类似。
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[4]作为比较,产氧光合作用唯一真正负责光解水的色素是叶绿素a,它的吸收峰是430纳米的蓝紫光和640纳米的红橙光,而GSB1深海绿硫菌的菌绿素的吸收范围在700纳米到1 000纳米,人眼已经很难看到了。
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[5]除了逆三羧酸循环和乙酰辅酶A路径,3-羟基丙酸/4—羟基丁酸循环和二羧酸/4-羟基丁酸循环的终产物也是乙酰辅酶A。另外两种固碳作用,卡尔文循环的终产物当然是葡萄糖,3-羟基丙酸双循环的终产物是丙酮酸。
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[6]如图3—6,你会注意到古菌用的辅酶叫“四氢甲烷蝶呤”,细菌用的辅酶叫“四氢叶酸”,这是两种非常类似的物质,实际上,它们用来结合甲酰基的部分,以及接下来的整个变化历程,都是完全一样的,这在图3—6中表现得很明白。
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[7]图中的是个简称,全称是“钴(I)咕啉铁硫蛋白”[Co(I) corrinoid Fe-S protein],参看下一章的“延伸阅读”。
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[8]另外值得一提的是,同样是这个团队,还在2017年发现了锌和铁可以催化大部分的逆三羧酸循环。
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[9]严格地说,是甲基获得羟基之后的产物,而水分子就可以提供这个羟基。
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生命的起源:所有生命的共同祖先在40亿年前是怎样诞生的? 第九章矿石与电流
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地质化学版本的乙酰辅酶A路径
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现在的白烟囱假说选择了乙酰辅酶A路径,但是,乙酰辅酶A路径是如何在地质化学反应中实现的呢?
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这就要留意白烟囱里的铁硫矿物微粒了,它们像极了“铁硫簇”,一种镶嵌在蛋白质内部,与细胞的多种物质能量代谢密切相关的原子团。在大量的实验中,这些铁硫化物都成功催化了有机物的产生。
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但具体是一些怎样的催化反应,这个假说的几位构建者有着不同的见解。威廉·马丁认为是铁硫矿的表面直接催化了整个反应,而尼克·莱恩却认为那涉及一种奇特的电化学反应。
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截至这本书写成的时候,他们仍未完全达成一致。
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如果乙酰辅酶A路径就是我们寻找的生命出现之前的固碳作用,是它为生命的出现奠定了物质的基础反应,那么,生命起源之初该是什么样子的呢?
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或者问得具体一点,图3—6上一步步的变化,如果离开了那些加工场似的酶,也离开了那些保鲜车似的辅酶,要怎样在无机世界里实现呢?
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·障碍·
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早在第四章的结尾,我们就概括地说过其中的尴尬:氢气与二氧化碳结合成有机物的反应本来蕴藏着巨大的熵增潜力,或者说蕴藏着巨大的能量,然而这个反应在通常条件下极难发生,这使得其中的能量无法释放出来。
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