模拟生命的分子显示出基本的新陈代谢

在具有自我复制分子的系统中，该分子先前具有生长，分裂和进化的能力，格罗宁根大学的化学家现在发现了导致基本新陈代谢的催化能力。此外，他们将光敏染料连接到分子上，从而使他们能够利用光能来促进生长。这些发现使人造生命更近了一步，这些发现同时发表在6月26日的《自然化学》和《自然催化》杂志上。

十年前，格罗宁根大学Stratingh化学研究所系统化学教授Sijbren Otto发现了一种自我复制的新机制：溶液中的含肽小分子形成环，然后形成环。当堆栈中断时，两个半部分都开始重新增长。此外，堆叠的增长耗尽了溶液中环的数量，这反过来又刺激了构建基团形成新的环。当添加了不同的构建基块时，系统也可能“变异”。

惊人的发现

该系统自发产生，是人工原始生命的一种形式。奥托解释说：“生命的定义很复杂，但总的来说，生命应该具有三个基本属性。”“第一个是复制，这在我们的系统中发生。第二个是新陈代谢，它应该从环境中的物质中创建构造块。第三个是分隔化，它使生物体与周围环境分开。”最后，这类生物应具有第四种更高级的特性，即进化和发明的能力。

奥托和他的团队着手改变分子，以增加催化能力。“但是，当我们开始该项目时，我们取得了惊人的发现。不需要任何更改，该系统已经显示出催化作用;我们之前从未注意到这一点。”堆栈从由六个构建块组成的环中生长出来。这些环是通过组合由三个或四个构建块组成的较小环的构建块而形成的。

演化

奥托说：“事实证明，成堆的环催化较小的环的形成。”进一步的分析表明，该反应的催化作用需要存在两个特定的氨基酸残基(两个赖氨酸残基)。“既不是结构单元也不是单独的环都具有催化能力，但是堆栈都具有催化能力。因此，我们假定在这些堆栈中，这些赖氨酸残基的3D构型会起催化中心的作用，就像蛋白质通过将氨基酸残基以高度特定的顺序排列。” Otto解释说。因此，在由于其自我复制能力而出现的结构中，氨基酸以可以充当催化剂的方式组织。

烟囱还能够进行逆醛醇催化反应，这是众所周知的反应，通常用于基准催化剂设计工作。“有趣的是，我们的烟囱没有设计成具有催化能力的，其效率与我们所知的最佳设计的催化剂一样高。”发现相同的堆栈可以催化两个非常不同的反应是很有趣的。许多酶都具有这种能力，这为进化提供了开发新事物的机会。

代谢

在第二项研究中，添加了光敏染料。“我的一名博士生Guille Monreal读到，这种染料可以刺激淀粉样肽中反应性单线态氧的形成。由于反应性氧驱动环形成的重要步骤，他想知道这是否会加快环化反应的速度。形成环。”发现两种不同的染料在暴露于光线时确实加速了环的形成，但仅当它们与叠层结合时才如此。奥托说：“这些染料似乎是栈中的辅助因子，就像现代蛋白质使用辅助因子进行催化一样。”当与复制纤维结合时，染料可以利用光能产生反应性单线态氧，从而增加新环的形成。

堆的自发催化作用和辅因子介导的催化作用都导致一种与复制有关的代谢。奥托解释说：“这还不是您在活生物体中看到的那种新陈代谢。”“在我们的系统中，催化作用只是加速了在没有帮助的情况下缓慢发生的反应。在生命中，新陈代谢也推动了原本不会发生的反应。”

人工生活

但是，奥托的人工系统既显示了复制又显示了新陈代谢的原始形式。“此外，从这一点来看，分隔是一个相对较小的步骤。”那么，他是否接近看到人造生命在试管中进化?奥托承认：“不完全是。”“这将要求系统具有开放式的开发能力，这意味着它可以开发系统中不存在的功能。而且，我们尚不清楚如何实现此功能。但是，我们的系统似乎是一个健全的体系。我们可能到达那里的基础。”

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