研究：酶的比例定律或有助于預(yù)測“我們不知道的”奇怪外星生命

在發(fā)表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》上的一項新研究中，該團隊確定了生命化學的普遍模式，這些模式似乎并不依賴于特定的分子。

來自亞利桑那州州立大學同時也是這項研究的論文合著者的Sara Imari Walker表示：“我們希望有新的工具來識別甚至預(yù)測我們不知道的生命特征。為此，我們的目標是確定應(yīng)該適用于任何生物化學系統(tǒng)的普遍規(guī)律。這包括為生命的起源開發(fā)定量理論及使用理論和統(tǒng)計學來指導(dǎo)我們在其他星球上尋找生命。”

在地球上，生命是從數(shù)百種化合物和反應(yīng)的相互作用中產(chǎn)生的。其中一些化合物和反應(yīng)在地球的生物體中普遍存在。通過利用綜合微生物基因組和微生物組數(shù)據(jù)庫，研究小組研究了在細菌、古細菌和真核生物中發(fā)現(xiàn)的酶--生物化學的功能驅(qū)動因素，以此來揭示一種新的生物化學普遍性。

酶可以被歸入一個廣泛的功能類別分類法--根據(jù)它們所做的事情指定的組別，從利用水分子打破化學鍵（水解酶）到重新排列分子結(jié)構(gòu)（異構(gòu)酶）到將大分子連接在一起（連接酶）。研究小組比較了這些功能類別中的每一種酶的豐度跟生物體內(nèi)酶的總體豐度的關(guān)系如何變化。他們發(fā)現(xiàn)了不同酶類中的酶的數(shù)量跟生物體基因組的大小之間的各種比例規(guī)律--幾乎是算法關(guān)系。他們還發(fā)現(xiàn)，這些規(guī)律并不取決于這些類別中的特定酶。

這項研究的另一位論文合著者Chris Kempes表示：“在這里我們發(fā)現(xiàn)，你得到這些比例關(guān)系而不需要保存確切的成員。你需要一定數(shù)量的轉(zhuǎn)移酶，但不需要特定的轉(zhuǎn)移酶。有很多‘同義詞’，而這些同義詞是以系統(tǒng)的方式擴展的。”

在地球上，生物體使用DNA并通過RNA創(chuàng)造蛋白質(zhì)。但DNA、RNA和蛋白質(zhì)的大分子能否幫助我們識別整個宇宙的生命、了解地球上生命的起源或開發(fā)合成生物學呢？“作為一個團隊，我們認為這不太可能，”Kempes說道。然而，這些大分子的功能以及在有機的、基于地球的生命中觀察到的代謝比例關(guān)系只是可能是。“即使其他地方的生命使用真正不同的分子，這些功能類別和比例規(guī)律可能在整個宇宙中是保守的，”Kempes指出。