45亿年前的地球，一片混沌中如何诞生了生命的第一个分子信号？《自然》杂志最新研究揭开了这一谜题的关键拼图：含硫分子介导的RNA氨基酰化反应，可能是肽与核酸在原始地球上“首次握手”的化学密码。伦敦大学团队发现，硫代酸酯类分子能在水环境中精准激活氨基酸，使其选择性地与RNA结合，而非无序自聚——这一“恰到好处的活化”机制，为生命从非生命化学迈向编码蛋白质的桥梁提供了首个实验证据。
肽合成的“原始困境”：水与手性的双重挑战
生命的基础是蛋白质和核酸，但它们的起源始终被两个矛盾困扰：
- 水环境悖论：肽键形成需脱水缩合，而原始地球充满水。普渡大学曾发现液滴界面可加速反应，模拟海浪飞沫或温泉边缘的微环境，但如何实现定向连接仍是难题。
- 手性选择之谜：现代生命仅使用L-氨基酸和D-核糖，而原始地球存在等量手性分子。混合手性将导致功能紊乱，但自然界为何“单选”仍无定论。
新研究提出，硫代酸酯可能同时缓解了这两大矛盾。其适中的反应性既能避免氨基酸在水中的无效自聚，又通过RNA双链结构引导区域选择性，形成类似现代tRNA的3′末端氨基酰化。
硫酯的“黄金反应性”：从随机化学到编码雏形
研究团队设计了两步反应：
- 氨基酰-硫醇中间体：含硫分子（如泛酰巯基乙胺）与氨基酸反应，生成活化的硫酯。该中间体优先与RNA的2′,3′-二醇结合，而非其他氨基酸的氨基，从而避免非编码肽键干扰。
- 肽基-RNA的“一锅法”合成：通过切换硫代酸为硫代酸酯，系统逆转选择性，促使氨基酰-RNA与游离氨基酸缩合，最终在水相中形成肽链。
值得注意的是，精氨酸侧链展现出自催化效应，反应速率提升10倍；双链RNA的3′末端选择性氨酰化率高达80%，与现代tRNA机制惊人相似。这种分子间的“默契”，暗示了原始化学可能已具备初步的序列依赖性。
从“硫酯世界”到RNA-肽共进化：生命起源的新范式
该研究为两大经典假说架起桥梁：
- 硫酯世界假说：硫酯作为高能分子驱动早期代谢，其化学与现代辅酶A（含硫醇基团）高度关联。
- RNA-肽共进化：2018年Carell团队曾证明RNA链可引导肽合成，而新研究进一步揭示硫酯可能是两者协作的“化学媒人”。
“这不仅是肽合成的突破，”未参与研究的学者评论道，“它揭示了硫化学如何为RNA与肽的共进化提供能量和选择性，最终导向核糖体的诞生。”
未来方向：寻找“分子达尔文主义”的化学证据
尽管机制已明朗，团队仍面临核心问题：
- 序列编码的起源：当前系统尚未实现RNA序列对氨基酸的特异性识别，而这是遗传密码的起点。
- 非生物脂质的协同：硫酯反应中发现的泛酰巯基乙胺，恰是生物脂质合成辅因子，暗示代谢网络的同步涌现。
“我们正逼近生命最深的奥秘，”论文通讯作者Powner表示，“下一步是让RNA‘学会’选择氨基酸——就像原始版的遗传密码。”
结语：
从硫酯的电子效应到RNA的立体选择，这项研究描绘了一幅生动的化学画卷：在远古地球的潮汐池中，含硫分子如同“分子催化剂”，悄然编织出生命的第一条肽链。这不仅为实验室模拟生命起源提供了新工具，更暗示宇宙中其他生命的化学路径可能同样始于硫与RNA的共舞。