生物通报道：波士顿大学的研究学者利用计算机系统生物学方法，调取生物数据库中所有相关信息，开展“生物圈水平新陈代谢”调查，分析得出结论：生命的最初起源很可能与磷酸盐无关。

　　对于所有生命系统和现存的大部分已知的生物分子来说，磷酸是必不可少的化学物质。 糖磷酸骨架组成了核酸的结构框架，包括DNA和RNA。 磷酸是三磷酸腺苷(ATP)的一个关键组成部分，负责运输化学能量，以及结合NADH参与几项重要的新陈代谢。

　　有关生命起源，有说法称将氨基酸和ATP结合的化学反应是生命形成的关键，这种结合使蛋白质能够自行装配。生命起源与陨石碰撞的理论，暗示着生命体内的磷酸可能源自一种含有磷铁镍的陨石。然而，磷酸基团中的主要成分——磷，虽然大量存在于地壳中（约1015吨）。但大部分是不易溶于水的矿物质形态，而生命起源于水，磷酸根如何进入或源源不断地补充入这淌“水”中的？虽然，火山口处的高温可以将含磷酸盐的矿物转变成可溶性磷酸盐，但至少当代的火山能够释放出来的磷数量很少。

　　有人提出，生命早期代谢途径不依赖于磷酸。在磷酸盐出现之前，矿物质表层的铁和硫行驶主要的催化和供能作用。其中一个比较著名的生命起源理论称，早期ATP的角色是由硫酯来扮演的。硫酯同样广泛存在于蛋白质、碳水化合物、和脂质代谢。然而，我们无法探知在地球早期阶段，铁和硫的有效性，因此，缺乏确凿的证据来支持这些理论。

　　目前我们尚不清楚，生命的初始阶段，磷酸是否就已经成为了如此重要的生命组成要素。美国波士顿大学的研究人员，利用系统生物学的方法探讨了这一长期存在的难题。令人信服的、数据驱动的证据表明，原始的生命形式很可能并不依赖于磷酸。

　　计算机系统生物学最初是用来大规模分析代谢网络，利用大型数据库来组装现有的生化反应。在生态系统水平探测了“生物圈水平的新陈代谢（biosphere-level metabolism）”后，研究人员发现了一组8个很可能在生命起源早期就出现了的不含磷酸的复合体。随后，他们通过算法编辑，将这8个复合体可能替代的所有合成反应，包括甲酸、硫化氢、氨、二氧化碳、水、碳酸氢铵、氮气，组装起来，模拟了原始的新陈代谢网络。该网络涉及315步反应，以及260个代谢产物，可以支持广泛种类的生命要素的生物合成，例如氨基酸和羟基酸。值得注意的是，这一网络中所富含的酶类，含有成簇的铁-硫基团。支持了“现代生物化学源自矿物地球化学”这一观点。更重要的是，在现实的生理学条件下，这个代谢网络中的硫酯代替了磷酸盐，可能使其克服了能量瓶颈而不断扩张。

　　这一分析表明，一些简单的早期化合物可以维持生命物质的生存繁衍，直到出现丰富的磷酸盐代谢网络。曾经也有学者提出在磷酸盐出现以前，存在早期硫基生物化学，但并没有数据证据仅是一些彼此分散的反应。如今，Segrè等人的研究为我们提供了一个完整度，相关度，以及丰富程度极高的早期新陈代谢网络图。

　　尽管这项缺乏实验证据的纯理论计算，并不能决定性地证明“生命早期代谢途径不依赖于磷酸”这一个理论，但它为“铁-硫假说”和“硫酯假说”提供了关键的数据支持。同时，也质疑了“RNA起源理论”（能够自我复制的RNA是所有地球生物最初的形态）。相反，支持了“代谢起源假设”（假设自持存活的非磷酸代谢网络早于核酸的出现）。换句话说，核酸可能是早期进化过程的产物，而不是先决条件。

　　本文的第一作者，波士顿大学的Joshua Goldford称，如果早期的新陈代谢不一定需要磷酸盐的话，那么磷酸可能不是细胞产生的必要因素。原始的新陈代谢系统需要一个能量源，或者来自地球表面，比如太阳能，或者来自深海热泉（原理和火山喷发类似）。在未来的研究中，科学家们将继续应用系统生物学的方法来研究生命的起源。

　　现代科学实验不断验证了古籍中的理论，比如生物通在2月24日编译的一篇发表在当天Cell的文章，为中医的饥饿疗法提供了分子生物学的论证；中医古籍记载的青蒿素更是获得了诺贝尔奖。不禁让人联想，本文中提到的观点也部分印证了圣经中的预言——生命从泥土而来。泥土的主要成分的确不包含磷酸盐。相信如果我们能虚心的学习，细心论证，在古籍中取其精华，去其糟粕，定能在现代科学研究中大放异彩。