这些酶模拟聚合物可能有助于在地球上启动生命

显微照片显示在10nm的直径下均匀的纳米颗粒。

地球生命科学研究所科学家发现，在早期地球上可自发形成的小高度分枝聚合物可以模仿现代生物蛋白酶功能。这些简单的催化结构可能有助于跳跃开始生命的起源。

最重要的是生命研究的努力专注于了解生物构建块的益生元形成。然而，可能的早期生物进化依赖于不同的化学结构和过程，并且这些逐渐随着时间的推移而逐渐被替换。最近，化学家Irena Mamajanov，Melina Caudan和Tony Jia在日本的地球生命科学学院（Elsi）借用了聚合物科学，药物交付和生物化学的想法，探索这种可能性。令人惊讶的是，他们发现即使小的高度分枝聚合物也可以用作有效的催化剂，并且这些可能有助于生命开始。

在现代生物学中，编码的蛋白质酶在细胞中进行大部分催化作用。这些酶由氨基酸的线性聚合物组成，氨基酸的线性聚合物折叠并双重背面以形成固定的三维形状。这些预成型的形状使它们非常特别地与其催化的反应的化学物质相互作用。催化剂有助于反应比否则更快地发生，但不会在反应本身中消耗，因此单一的催化剂分子可以帮助相同的反应发生多次。在这些三维折叠状态中，催化剂的大部分结构与其作用的化学物质没有直接相互作用，只需帮助酶结构保持其形状。

金属硫化物酶可能产生来自球状金属 - 硫化物/超支化聚合物颗粒。

在目前的工作中，ELSI研究人员研究了超支化聚合物 - 类似的树木结构，具有高度和密度的分支，其本质上是球状的，而无需了解现代酶所需的信息。超支化聚合物，如酶，能够定位催化剂和试剂，并以精确的方式调节局部化学。

终身研究起源的大多数努力都专注于了解现代生物结构和构建块的益生元形成。逻辑现在存在这些化合物，因此了解如何在环境中制作它们可能有助于解释它们是如何实现的。然而，我们只知道生命的一个例子，我们知道生活不断发展，这意味着只有生物体的最成功的体变种生存。因此，假设现代生物可能与第一生物不太相似，可能是合理的，并且可能的益生元化学和早期生物学进化依赖于不同的化学结构和过程，而不是现代生物学来繁殖本身。作为技术演化的类比，早期的阴极射线电视机的表现或多或少地具有与现代高清显示器相同的功能，但它们是基本上不同的技术。一种技术在某种程度上导致了另一个方法，但这并不一定是另一方的逻辑和直接前兆。

如果这种“脚手架”的生化进化模型是真的，问题变得是什么样的结构，除了当代生物系统中使用的结构，可能有助于进行现代生活所需的相同催化功能？Mamajanov和她的团队称赞超支化的聚合物可能是良好的候选人。

该团队合成了他们从化学物质中研究的一些超支化聚合物，这些聚合物可以合理地预期在生命开始前在早期存在于早期的地球上。然后，该团队表明，这些聚合物可以将小天然存在的无机原子与称为硫化锌纳米颗粒结合。已知这种纳米颗粒本身是异常催化的。

正如麦克斯科夫的主要评论中，“我们在这项研究中尝试了两种不同类型的超支化聚合物支架。为了使他们工作，我们所需要的一切都是将氯化锌溶液和聚合物溶液混合，然后加入硫化钠，“Voila”，我们获得了稳定且有效的纳米粒子基催化剂。

该团队的下一个挑战是证明这些超支化聚合物 - 纳米颗粒杂交物实际上可以做一些有趣和催化的杂交。他们发现，这些金属硫化物掺杂聚合物在光线存在下降解小分子的聚合物，在一些情况下，它们催化了反应的多重20。正如麦克哈尼夫所说，“到目前为止，我们只探索了两种可能的脚手架，只有一个掺杂剂。毫无疑问，有很多，还有许多待发现这一剩下的例子。

研究人员进一步注意到这种化学可能与被称为“锌世界”的生命模式的起源相关。根据该模型，第一种新陈代谢由硫化锌矿物催化的光化学反应驱动。他们认为，随着一些修饰，可以调整这种超支支架，以研究含铁或含钼蛋白酶的类似物，包括参与现代生物氮固定的重要组件。Mamajanov说，'其他问题这一提出的是，假设生命或生活中使用这种脚手架过程，为什么生命最终终止酶？是否有利于使用分​​支的线性聚合物？如何，何时以及为什么这种转变发生？“

参考：“原蛋白：超支化聚合物 - 脚手架ZnS纳米晶体的案例“由Irena Mamajanov，Melina Caudan和Tony Z.Jia，2012年8月13日，Life.doi：
10.3390 / Life10080150.