硅碳首結合 它們能創造出硅基生命嗎?
2016-11-25 10:30:35   來源:環球網
內容摘要
加州理工學院的科學家利用名為細胞色素c的天然蛋白成功將碳和氧結合在一起,有能力控制分子形狀意味著這種酶可以用于制造含硅藥物,并幫助科學家探究硅基生命的世界。

? ? 2016年,硅和碳首次在酶的作用下相進行了結合。

  幾乎每一個生物分子——蛋白質、糖、DNA——其基礎都是一串相互結合的碳原子。生物體中的酶是串聯碳原子的行家里手。

  但就我們所知,這些酶從來沒能將碳和硅連接到一起。考慮到硅在地球上的豐富度緊排在氧之后,碳和硅之間也沒有什么大差別(同屬一族,均有有四個電子,活性類似),這個事實難免不讓人驚訝。硅基生命的想法長久以來一直吸引著科學家,在《星際迷航》電影中就出現了硅基生命的角色Horta。雖然硅基生命存在的可能性還處于理論階段,但硅元素作為現代電腦芯片的基本物質已廣為人知。

  加州理工學院的化學家弗朗西斯·阿諾德(Frances Arnold)和她的團隊已經朝這個方向邁出了第一步。他們利用名為細胞色素c的天然蛋白成功將碳和氧結合在一起。細胞色素c通常不形成化學鍵,也就是說它并非天然的酶。研究團隊做了一種更好的突變蛋白質,能夠更有效地執行反應。他們打造的人工酶比人體自然產生的酶優秀15倍。他們的研究成果發表在最近一期的《科學》雜志上。

  “自然中的可能性讓我著迷。這是一個在自然界中不存在的鍵,但給出一定條件,天然蛋白質能夠將之實現。”阿諾德說。“我們可以通過定向進化讓它變更好。”

  阿諾德的人工酶真正擅長的是制造特定分子配置。在生物學中,分子的形狀和分子成分一樣重要。人工酶應用前景很廣泛。

  化學家對這個成就所解鎖的可能性感到興奮。有能力控制分子形狀意味著這種酶可以用于制造含硅藥物。

  德克薩斯大學奧斯汀分校生物化學家安德魯·艾靈頓(Andrew Ellington)說:“弗朗西斯為合成有機化學家開發了一個用來制造奇趣新化合物的全新工具。”

  阿諾德的期望遠不止于此。她認為酶的定向進化的最終目標不僅能夠給化學家提供工具。“我的夢想是有一天它們能取代化學家。”

  研究同時揭示了硅基生命的可能性。通過將硅加入到生物反應中,這種人工酶可以幫助科學家探究硅基生命的世界。相關研究也能幫助我們更好地理解為何地球上的生命演變為使用碳來構造生命。

  未來存在各種可能性。當下還很難說明阿諾德的研究的價值和影響。

  “生物學只使用了元素周期表中很小的一部分,作為人類科學家,我們是否可以做出些許改進呢?”艾靈頓說。

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