美國亞利桑那大學研究團隊近日透過蛋白質序列分析,追溯約40億年前所有現存生物的共同祖先——「最終共同祖先」(Last Universal Common Ancestor, LUCA),發現早期生命形式偏好體積較小的胺基酸分子,較早運用含硫化合物。這項研究挑戰學界長期共識,研究已發表於《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences),為破解生命起源之謎與尋找地外生命提供全新視角。
所有生物從細菌到藍鯨皆使用相同的遺傳密碼,透過DNA或RNA的四種核苷酸序列轉譯成20種胺基酸,進而組成蛋白質。然而,這套密碼如何演化,長久以來仍是未解之謎。亞利桑那大學博士生韋比(Sawsan Wehbi)團隊開發新方法,研究蛋白質域(protein domains)來探討遺傳密碼的演化。這些蛋白質域可視為生物體的「零件」,比完整蛋白質更為古老,因此能提供早期生命的關鍵資訊。研究發現,最早的生命形式偏好較小的胺基酸,而較大、結構複雜的胺基酸則是在演化過程中逐步加入。
1952年尤里-米勒實驗(Urey-Miller experiment)模擬早期地球環境,成功由無機物合成胺基酸。然而,實驗並未產生含硫胺基酸,導致科學界長期認為含硫胺基酸較晚才納入遺傳密碼。但亞利桑那大學的研究發現,能與金屬結合的含硫胺基酸出現時間比原先推測更早,顯示早期生命可能已依賴硫化物進行代謝作用。
該校行星科學與宇宙化學教授勞雷塔(Dante Lauretta)指出,這項發現對於尋找外星生命具有重要意義。由於火星、土衛二等星球表面富含硫化物,這或許是潛在生命的重要生存環境,為未來的天體生物學研究提供新指引。更令人驚訝的是,研究團隊發現在許多古老的蛋白質序列中,較頻繁出現現今認為較晚加入的胺基酸。梅塞爾教授(Elisabeth Meuser)表示,這可能意味著,在現行遺傳密碼確立之前,曾經存在其他版本的遺傳密碼系統,但已消失於漫長的地質年代中。


