生命的甜蜜火花：揭开地球上第一批糖类的源头

在最近发表在《化学》杂志上的一项研究中，来自斯克里普斯研究所和佐治亚理工学院的受人尊敬的生命起源化学家提出了一个关于原始地球上第一批糖的起源的新理论，这些糖是生命进化的组成部分。

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他们假设，创造原始生命形式所需的基本糖类可能是与乙醛酸（C2HO3-）反应的结果，乙醛酸是一种相当基本的化学物质，在生命演化之前似乎就存在于地球上。

斯克里普斯研究所化学系教授Ramanarayan Krishnamurthy博士说："我们表明，我们的新假说与更传统的观点相比具有关键的优势，即早期糖类产生于化学品甲醛。"

Krishnamurthy的合著者是佐治亚理工学院化学和生物化学学院的名誉执政官教授Charles Liotta博士。

生命起源化学家试图解释生命所需的基本分子构件和反应是如何从"前生物"地球上可能存在的简单化学品中产生的。该领域的总体目标是回答我们的生命星球是如何形成的这个基本问题。但是它的发现也可以为许多其他领域提供信息，并且已经为这些领域提供了信息，从大气科学和地质学到合成生物学和寻找其他星球上的生命。

需要用生命起源化学来解释的三大类生物分子是构成蛋白质的氨基酸，构成DNA和RNA"字母"的核碱，以及在整个生物学中发现的糖类（也称为碳水化合物），包括DNA和RNA的扭曲骨架结构。根据普遍的理论，氨基酸可能来自于氨（NH3），而核碱则来自于氰化氢（HCN）。

糖类在地球的起源一直不太清楚。许多科学家认为最早的糖类来自涉及甲醛（CH2O）的反应，但这种理论有一些缺点。

Liotta说："这一理论提出的甲醛反应是相当混乱的--由于甲醛在设想的早期地球条件下的高反应性，它们有不受控制的副反应和其他缺点。"

化学家们提出的替代方案是"乙醛反应"，其中乙醛首先与自身发生反应，形成一种被称为乙醛的甲醛近亲。研究人员建议，乙醛、乙二醇、它们的副产品和其他简单的化合物可以继续相互反应，最终产生单糖和其他产品--而没有基于甲醛的反应的缺点。

乙醛酸在生命起源化学理论中已经有了突出的作用。瑞士化学家Albert Eschenmoser在2007年提出，它的一种形式可能是多种原始生物分子的来源。Krishnamurthy和弗曼大学化学家Greg Springsteen博士也在2020年的《自然化学》论文中提出，乙醛酸可能帮助启动了现代（三羧酸）TCA循环的原始版本，这是地球上大多数生命形式的基本代谢过程。

Krishnamurthy和他的团队目前正努力在实验室中证明，糖醛酸反应的情况确实可能产生了第一批糖。他说："这样的证明将扩大乙醛糖作为前生物化学中的一个多功能分子的作用，并进一步刺激寻找它自己在前生物地球上的起源。"

化学家们还在研究制造乙醛酸的反应的潜在商业应用，因为这些反应有效地消耗二氧化碳，因此可以用来降低二氧化碳水平，无论是在工业环境中的局部还是在全球范围内对抗全球变暖。