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李杰,March 29, 2023
几十年来，生命是如何在地球上出现的一直是一个长期存在的谜题。而生命的起源，本质上是无机物向有机物的有序转化，最后能够进行代谢和复制。首先需要有一个宜居的环境，一些益生元小分子的形成和积累，慢慢进化成小的囊藻微生物和原核生物，进而通过自我复制和繁殖构成原始生命体，形成可以稳定遗传的多样性生命。而生命起源的关键因素之一，是需要较高水平的关键活性化合物，在地球形成初期，哪些分子能够为生命提供必要的组成材料和能量，包括氰化物、甲醛、氨基酸等等，它们可以组合成蛋白质、核酸等复杂有机物，从而实现生命的基本功能。而这些小分子化合物得积累到一定浓度才能诱发进化。所以除了来源，稳定的保存积累也是一个十分重要的问题之一。
在原始地球上，这些小分子物质的来源主要分为两类：地外输送和内源性合成。地外输送包括：陨石、彗星和星际尘埃粒子等等。这些地外物质对早期地球的影响比今天要频繁得多，特别是含碳的球粒陨石和彗星，可能含有大量的各种有机化合物。
图1 早期地球上的有机分子来源
二、报告内容分析
在原始地球上，这些小分子物质的来源主要分为两类：地外输送和内源性合成。地外输送包括：陨石、彗星和星际尘埃粒子等等。这些地外物质对早期地球的影响比今天要频繁得多，特别是含碳的球粒陨石和彗星，可能含有大量的各种有机化合物。报告系统论证了撞击活动是否有利于有机分子在原始海洋中的合成积累。
在这个工作中，我们应用热力学计算来评估在模拟撞击后条件下生命构件合成/降解的化学亲和力。研究的重点是表层海水，因为水汽界面中，光化学合成的有机物和来自大气的相关反应性化合物相互沉淀和溶解比较频繁。当亲和度为正时，表明正向反应有利。因此，表层海水可能与撞击引起的还原和热大气稳定地达到平衡。
一共计算了18种氨基酸的结果，选择了五种氨基酸的合成亲和势进行展示，其中甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、丝氨酸是陨石中发现的主要氨基酸，而赖氨酸，尽管在陨石中有微量或没有检测到，但它代表了另一种具有两个胺基的氨基酸。这五种氨基酸在高温下具有整体负的合成亲和力，在低温下亲和力增加。其中丝氨酸的亲和力在温度接近100℃时为正，pH为> 7，其他4种在温度< 180℃时为正。
对于这五种氨基酸，pH值对它们亲和力的影响略有不同：对于甘氨酸、丙氨酸和丝氨酸，它们的亲和力在碱性pH值下增加，但在酸性pH值下保持不变；天冬氨酸的亲和度由酸性ph值逐渐增加到碱性ph值;赖氨酸的亲和度随pH升高或降低而增大，pH=7时最小，可能反映了nh2和cooh基团的共同作用(报告中展示的图件较多，感兴趣的可以咨询张宗斌索取)。
为方便展示，计算并比较了中性pH下18种蛋白源氨基酸的合成亲和性。结果表明，在T > 220℃时，合成亲和性随温度的升高而降低，几乎所有氨基酸的合成亲和性为负。但在T <220℃时，大部分氨基酸的合成亲和性为正。相反，丝氨酸、组氨酸和精氨酸在很大的温度范围内具有负的合成亲和力。与上述其他有机物一样，以CO为碳源的合成亲和值略低于CO2。
图2 蛋白源氨基酸的合成亲和性
同时，氨基酸在高温下会快速水解。而且撞击过程中会使得大气发生变化。计算结果表明，亲和性对大气中的氢逸度具有高敏感性。在参考氧化还原条件下研究的氨基酸中，甘氨酸具有最低的合成亲和力，而在高氢逸度约束下，甘氨酸的非生物合成变的有利。在高氢逸度下，所有氨基酸都具有强烈的正合成亲和力。
最后的到了四个结论：
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