2016年地球上兩種元素次在酶的作用下相結(jié)合

11月25日消息 據(jù)福布斯報(bào)道，盡管說(shuō)起來(lái)難以置信，但2016年地球上兩種元素次在酶的作用下相結(jié)合。結(jié)合雙方是硅和碳，前者是我們星球上含量豐富的元素之一，而后者是構(gòu)建生命的基本元素。

每一個(gè)生物分子——蛋白質(zhì)、糖、DNA——其基礎(chǔ)都是一串相互結(jié)合的碳原子。生物體中的酶是串聯(lián)碳原子的行家里手。

但就我們所知，這些酶從來(lái)沒(méi)能將碳和硅連接到一起?？紤]到硅在地球上的豐富度緊排在氧之后，碳和硅之間也沒(méi)有什么大差別（同屬一族，均有有四個(gè)電子，活性類似），這個(gè)事實(shí)難免不讓人驚訝。硅基生命的想法長(zhǎng)久以來(lái)一直吸引著科學(xué)家，在《星際迷航》電影中就出現(xiàn)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(xiàn)代電腦芯片的基本物質(zhì)已廣為人知。

（圖：地球的地殼元素豐度列表。）

加州理工學(xué)院的化學(xué)家弗朗西斯·阿諾德（Frances Arnold）和她的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)朝這個(gè)方向邁出了步。他們利用名為細(xì)胞色素c的天然蛋白成功將碳和氧結(jié)合在一起。細(xì)胞色素c通常不形成化學(xué)鍵，也就是說(shuō)它并非天然的酶。研究團(tuán)隊(duì)做了一種更好的突變蛋白質(zhì)，能夠更有效地執(zhí)行反應(yīng)。他們打造的人工酶比人體自然產(chǎn)生的酶15倍。他們的研究成果發(fā)表在近一期的《科學(xué)》雜志上。

“自然中的可能性讓我著迷。這是一個(gè)在自然界中不存在的鍵，但給出條件，天然蛋白質(zhì)能夠?qū)⒅畬?shí)現(xiàn)。”阿諾德說(shuō)?！拔覀兛梢酝ㄟ^(guò)定向進(jìn)化讓它變更好?！?/span>

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

化學(xué)家對(duì)這個(gè)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(xué)奧斯汀分校生物化學(xué)家安德魯·艾靈頓（Andrew Ellington）說(shuō)：“弗朗西斯為合成有機(jī)化學(xué)家開發(fā)了一個(gè)用來(lái)制造奇趣新化合物的工具。”

阿諾德的期望遠(yuǎn)不止于此。她認(rèn)為酶的定向進(jìn)化的終目標(biāo)不僅能夠給化學(xué)家提供工具?！拔业膲?mèng)想是有**它們能取代化學(xué)家?！?/span>

研究同時(shí)揭示了硅基生命的可能性。通過(guò)將硅加入到生物反應(yīng)中，這種人工酶可以幫助科學(xué)家探究硅基生命的。相關(guān)研究也能幫助我們更好地理解為何地球上的生命演變?yōu)槭褂锰紒?lái)構(gòu)造生命。

未來(lái)存在各種可能性。當(dāng)下還很難說(shuō)明阿諾德的研究的價(jià)值和影響。

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