新浪科技訊，北京時(shí)間8月13日消息，現(xiàn)代的蛋白質(zhì)具有十分多樣的結(jié)構(gòu)，但科學(xué)家對(duì)這些結(jié)構(gòu)的演化卻知之甚少。在8月8日發(fā)表于《結(jié)構(gòu)》（Structure，《細(xì)胞》雜志的子刊）雜志的一項(xiàng)研究中，這一謎題得到了初步解答。研究者重建了40億年前的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并觀察它們的特征以及其組成成分。通過(guò)X射線對(duì)晶體結(jié)構(gòu)的分析，科學(xué)家清楚地觀察到它們與現(xiàn)代細(xì)胞中蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的差異和相似性。

地球生命在三十多億年前是如何出現(xiàn)的？這個(gè)問(wèn)題至今仍是一個(gè)謎。一些科學(xué)家認(rèn)為是閃電擊向富含氨的“原始湯”，從而產(chǎn)生了復(fù)雜的分子，并進(jìn)一步形成了生命的前導(dǎo)物質(zhì)；有些科學(xué)家則認(rèn)為，是深海熱液口的化學(xué)反應(yīng)催生了細(xì)胞膜和簡(jiǎn)單的細(xì)胞結(jié)構(gòu)；還有一些人認(rèn)為是太空中的巖石將生命的基礎(chǔ)物質(zhì)——或者生命本身——帶到了地球。回答這一問(wèn)題的困難之處在于，我們很難重現(xiàn)如此久遠(yuǎn)時(shí)期的物質(zhì)。

研究作者、來(lái)自西班牙格拉納達(dá)大學(xué)的物理化學(xué)家何塞•桑切斯-魯伊斯（Jose Sanchez-Ruiz）指出，目前有關(guān)細(xì)胞結(jié)構(gòu)的研究主要涉及探索不同類(lèi)型結(jié)構(gòu)之間的差異，而要真正理解細(xì)胞如何進(jìn)化，就需要從更早的材料中尋找證據(jù)，即通過(guò)研究“化石”蛋白質(zhì)來(lái)進(jìn)行真正的比較。

在之前的一項(xiàng)研究中，桑切斯-魯伊斯及其團(tuán)隊(duì)通過(guò)分析硫氧還蛋白（thioredoxin）的氨基酸結(jié)構(gòu)，獲得了蛋白質(zhì)序列的演化樹(shù)。硫氧還蛋白存在于三個(gè)主要的生命域：細(xì)菌、古菌和真核生物。利用這一研究，他們重建了40億年前屬于前寒武紀(jì)的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，并做了進(jìn)一步研究。這一方法被認(rèn)為是zui接近研究“化石”蛋白質(zhì)的方法，我們可以借此觀察現(xiàn)代蛋白質(zhì)與古老蛋白質(zhì)之間的差異和相似性。

通過(guò)對(duì)晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行X射線分析，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)代的蛋白質(zhì)在結(jié)構(gòu)上與重建出來(lái)的“化石”蛋白質(zhì)非常相似，盡管二者在氨基酸組成上有所差異。雖然這種蛋白質(zhì)是在實(shí)驗(yàn)室中重建獲得，但桑切斯-魯伊斯認(rèn)為它們與數(shù)十億年前的蛋白質(zhì)十分接近。報(bào)道稱，這些蛋白質(zhì)的性質(zhì)與科學(xué)家預(yù)計(jì)的*相同。研究團(tuán)隊(duì)稱，這種蛋白質(zhì)在高酸性的環(huán)境中能保持穩(wěn)定，并且功能正常?？茖W(xué)家認(rèn)為，地球早期曾經(jīng)歷過(guò)高溫，并且海洋呈酸性。

當(dāng)然，那個(gè)時(shí)期的蛋白質(zhì)已經(jīng)沒(méi)有任何痕跡，因此我們也無(wú)法確切地知道這些重建的蛋白質(zhì)到底有多接近實(shí)際情況。“除非我們發(fā)明了某種時(shí)間機(jī)器，否則無(wú)法確切地知道重建的效果，”桑切斯-魯伊斯說(shuō)，“但從我們對(duì)這些蛋白質(zhì)的測(cè)定結(jié)果得知，它們的性質(zhì)與我們所預(yù)想的40億年前的蛋白質(zhì)是一致的。”

這一新的發(fā)現(xiàn)支持了一個(gè)名為“間斷平衡”的演化模型。在這個(gè)模型中，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)在很長(zhǎng)的時(shí)期里保持穩(wěn)定，只會(huì)間歇性地發(fā)生變化。該研究還為科學(xué)家提供了關(guān)于細(xì)胞結(jié)構(gòu)和氨基酸序列的有價(jià)值信息，并打開(kāi)了一扇通往蛋白質(zhì)設(shè)計(jì)的大門(mén)——或許蛋白質(zhì)工程和生物技術(shù)領(lǐng)域就將迎來(lái)一個(gè)新的跨越。來(lái)源：新浪科技