核糖核苷酸≠核糖＋鹼基＋磷酸？

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今天開始一個新系列：「頭腦風暴」。給大家介紹一些最新的能開腦洞的關於生命科學的研究成果，這裡的新也不是說昨天剛提出來的意思，內容儘可能選近10年刊登在《自然》、《科學》或《細胞》這一類頂級雜誌的文章，主題圍繞生命科學的一些本質問題，而且結論要有一點顛覆性。也算是逼自己讀這些文章的一項任務吧，通過表達能更好地理解。

第一篇推薦給大家的內容很可能是有里程碑意義的，文章的標題如下：

這是一篇2009年刊登在《自然》上的文章。本人接觸到這篇文章的過程也挺有意思。這篇文章的參考文獻中最為重要的是《Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides inprebiotically plausible conditions》，而這篇參考文獻出現在最近一本我埋頭苦讀的書《從細菌到巴赫再回來》（《From Bacteria to Bach and Back》）裡面。

這本書的主題是人類心智的進化，簡單來說就是用最生物學的角度解釋人類的「靈魂」。這本書還沒讀完，讀完後會跟大家分享一下心得。

回到今天要介紹的文章，文章的標題是「生命的起源：早期地球的系統化學」。生命起源基本上確實是一個化學（物理）問題。現在比較多科學家傾向於接受最早期的「生命分子」應該是RNA，像大家所知道的，RNA既能儲存遺傳信息，又能變異，還能發揮酶的催化功能，所以認為RNA是最早的「生命分子」而不是DNA和蛋白質是比較合理的。

科學家還發現，在早期地球環境中，核糖核苷酸是可以聚合成RNA的，這也是RNA能成為生命起源的重要支持，而核糖核苷酸是由核糖和鹼基和磷酸構成的，那如果我們能找到在早期地球環境中由更簡單的分子形成核糖和鹼基的證據，再找到他們進一步形成核苷與核苷酸的證據，那這個故事就完整了。

然而：這做不到！在原始地球的環境中，核糖和鹼基根本形成不了核苷！

難道這樣就應該放棄了嗎？《Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides inprebiotically plausible conditions》的作者Matthew W. Powner以及他的同伴堅持研究12年，他們成功完成了另一組化學反應，而這可能就是解開這個謎題關鍵要素！他們發現：

地球上最早出現的核苷很可能不是由一分子核糖和一分子鹼基結合而成的！

我們的思維很容易被習慣性的解構和重構思維限定，就像一台電腦，你把它拆開了就知道它是由什麼組成的，然後重裝再開機試試功能基本就算對這個事情有足夠的理解了。

然而化合物不像機器，把它拆開可能知道它的組成部分，但這是拆出來的，當年它變成這個樣子的過程可能不是簡單地把拆的過程逆轉過來，也就是說這裡不是簡單的水解和脫水縮合的關係。

回歸主題，直接給圖說明一下這個關於化學的生命起源的故事：

之前科學家一直以為a是正路，而新發現認為應該是b。圖中b路徑的反應物能同時作為核糖和鹼基的原材料，而且不是分別產生二者，而是先形成一個核苷的前體，再進一步形成核苷！

有沒有覺得Matthew W. Powner他們太機智了？其實，還是那一句，這1%的靈感確實很重要，但別人還是付出了99%的汗水的，下面的反應過程人家真的一步一步做了下來，看不懂也看看吧，則可是人家花了12年的工作結果！

藍色是做不通的那條思路，綠色是做通了的！磷酸從圖中看上去是最後添加的，但其實在「原始肉湯」中磷酸一直都在，除了是原材料，還起到緩衝溶液和催化劑的作用。

《From Bacteria to Bach and Back》的作者Daniel C.Dennett提到這個內容的時候主要是用來否定神創論，強調生命起源是可以通過我們已有的物理和化學知識進行解釋的，當然路還長。不過Daniel還問了一個問題，我也想借這個問題問一下大家：假如Matthew W. Powner他們做到第10年就放棄了呢？

感謝關注與閱讀，歡迎留言批評與交流。

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