昨天的地球是否包含了制造明天的药物的线索?

昨天的地球是否包含了制造明天的药物的线索?

几十亿年前，当最近形成的行星地球从长时间的剧烈流星撞击中冷却下来的时候，原始的淤泥池开始随着化学物质的存在而旋转。今天，科学家们正在设计模拟早期地球的化学反应，不仅是为了了解生命是如何发展的，也是为了开发现代医学的新功能。

威斯康星大学麦迪逊分校的化学和生物工程教授John Yin说:“如果你能得到能编码信息的化学反应，那么也许你就能设计出新药。”在最近发表在《生命起源与生物圈进化》(Origins of Life and Evolution of Biospheres)杂志上的一篇论文中，尹蔚民和他的同事描述了在各种可能模拟史前地球环境的条件下进行信息编码的化学过程。“我认为这是系统化学，”殷说。“我们如何利用从商店买来的化学品，将它们组合在一起，使它们能够显示出紧急特性，比如存储信息或复制自身的能力?”

研究人员合成的化合物是一种叫做氨基酸的分子，氨基酸是蛋白质的分子构建模块，蛋白质在活细胞中起着重要的结构和化学作用。有20种不同的氨基酸组成了生命必需的蛋白质，但是Yin和他的同事只关注两种:丙氨酸和甘氨酸，它们是这些分子中最简单的例子。这种混合物中还含有一种能量分子，叫做三磷酸腺苷，据信在早期的地球上可以找到。

研究人员在不同的温度和不同的酸性条件下将混合物“煮熟”。在没有能量分子的混合物中，氨基酸只在最高温和最恶劣的条件下结合在一起。然而，当存在三磷酸时，短链的丙氨酸和甘氨酸会在更温和的温度下形成。尹教授说:“三磷酸腺苷促进了大多数生命发生的条件下的反应。”有趣的是，丙氨酸和甘氨酸并不是随机结合的。相反，氨基酸通过特定的序列连接成链，这取决于温度和pH值。“我们的研究表明，你是环境的产物，”尹说。

这项研究的关键是用复杂的分析化学方法测定不同氨基酸链的组成。在分子表征方面，尹与威斯康辛大学麦迪逊分校的药学和化学教授李凌军合作。殷教授说:“从1940年左右开始，人们就开始烹饪氨基酸了。”“但现在我们可以确定里面到底有什么了。”他们所确定的是数十亿年前出现的信息存储的第一缕微光。

科学家们推测，随着“烹饪”时间的增加，可能会出现更大的复杂性。他们的反应只持续了24小时——与地球的历史相比，这不过是一眨眼的功夫。此外，科学家们计划在混合物中加入更多种类的分子。最终，他们希望能创造出一种混合物，在这种混合物中，复杂的分子会自发地从更简单的组分聚集到一起，并产生自驱动的化学反应，这些化学反应相互作用并相互作用。这些反应可能包含创造新药或更有效合成现有化合物的关键。“我们会想出如何关闭这个循环的，”尹说。