一项大胆的实验证实了翻译系统在地球上最早的生命基础上的地位

一项大胆的实验证实了翻译系统在地球上最早的生命基础上的地位

Marcus Bray的实验如此大胆，以至于他都害怕实验会失败。在将遗传密码转化为生命的细胞内部系统中，他用原始的替代品取代了大约1000个基本的关键部件，以观察转化系统能否存活并发挥作用。这似乎是不可能的，但它运行得很顺利。布雷有令人信服的证据表明，蛋白质的伟大构建者在40亿年前进化的严酷条件下是活跃的。

实验的成功再次确认了翻译系统在地球上生命形成的最早基础上的地位。每一个生物的存在都是因为转译系统接收到RNA传递给它的DNA信息，并将这些信息转化成蛋白质。该系统以一种叫做核糖体的细胞机器为中心，核糖体是由多种大分子RNA和蛋白质组成，在我们所知的生命中无处不在。

没有核糖体就没有生命，核糖体是生物学中最古老、最普遍的部分，它的起源可以追溯到地球形成并冷却不久之后。Bray拉出的那些关键的引物是金属离子(带电荷的原子，这里是正电荷)。在今天的核糖体中，以及在整个转译系统中，它们都是镁离子，布雷的实验用铁离子和锰离子取代了它们，而铁离子和锰离子在原始地球上是过剩的。

当第一次生命进化的时候，地壳的裂缝仍然会喷出岩浆和流星撞击地球。没有可供呼吸的氧气，地球上充满了铁和锰。这可能使它们吸引转译系统作为主导离子。镁可能也参与其中，虽然它可能比今天更少可用。研究人员想知道转译系统是否首先进化成与其他金属作为关键的功能。因此，威廉姆斯学院和格拉斯实验室的研究生研究助理布雷(Bray)把镁离子换成了白板。

令人惊讶的是，原子交换几乎没有改变核糖体的形状。这完全令人难以置信，因为生物学对事物有非常具体的用途。改变一个原子就能破坏整个蛋白质。当他们用铁代替镁来测试转译系统的性能时，其效率是正常的(镁)的50%到80%。“锰的效果甚至比铁更好。布雷将核糖体在镁、铁或锰的存在下培养在一个特殊的没有氧气的人工环境中，就像40亿年前的地球。他发现，镁的替代作用远远超出了核糖体中的原子。围绕核糖体的是一个巨大的镁原子云。它被称为大气层，或贝壳，并完全吞噬它。我替换了所有东西，包括那个，整个系统仍然在工作。随着时间的推移，在镁元素的存在下，平移系统的进化可能使其具有适应性优势。随着地球上氧气水平的上升，游离的锰和铁结合在一起，使得它们对生物的利用变得越来越少，镁在今天的转译系统中扮演了成千上万的角色。