硅与碳“共舞”?

  我们知道,一些常见的金属元素参与构成生命体、参与生理过程,例如红细胞中的铁元素、叶绿素中的镁元素。但是,硅元素似乎只以无机化合物的面目存在于细胞中,例如单细胞藻类硅藻表面覆盖的硅质细胞壁,其主要成分是二氧化硅。硅元素从未进入以碳元素为基础的有机生命链中。

  1981年诺贝尔化学奖获得者之一、康奈尔大学的化学家Roald Hoffmann曾表示:“硅元素是构成地壳结构的主要元素,但是却未在漫漫进化史中融入生物圈。”

  过去,已有科学家找到了利用人工催化剂将碳和硅结合在一起的方法。但是Frances Arnold却试图寻找能够实现碳-硅结合的酶类。

  Arnold团队通过检索蛋白质数据库,找到了几十个有潜力的酶。经过重重筛选,他们锁定了一种天然酶,它们存在于一种生活在冰岛温泉极端环境中的细菌Rhodothermus marinus体内。随后,他们合成了酶蛋白,并将其编码基因插入到大肠杆菌中。