圖片來源：Daniel Segrè等

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生命起源的一個大秘密是，在沒有磷酸鹽的早期地球上，磷酸鹽如何成為遺傳和細胞新陳代謝機制的基本建構模塊。近日，刊登于《 細胞 》期刊的研究顯示，科學家使用系統生物學方法解開了這個古老謎題，數據證據顯示，遠古生命可能并不依靠磷酸鹽。相反，一種簡單且數量豐富的分子促使硫基無磷新陳代謝的出現，*終形成了有能力支撐多種重要生物分子合成的生化反應網。

磷酸鹽對所有現代生命形式都是必不可少的，從提供 DNA 主鏈到驅動細胞的能量源三磷酸腺苷（ATP），磷酸鹽是關鍵的生物結構單元，而且，這種化學物質廣泛參與了新陳代謝、生化反應。但科學家認為，在生命起源以前沒有這種物質。于是，有人假設早期的代謝途徑并不依賴磷酸鹽，而礦物質表面的硫和鐵被認為能完成催化和能量機能。

為了找到答案，美國波士頓大學的 Daniel Segrè及同事，使用計算生物學系統構建了復雜新陳代謝網絡的大型數據庫，包含來自地球整個生物圈的所有已知的生化反應。然后，探索了所謂的“生物圈水平新陳代謝”，研究人員鑒定了在生命起源以前環境中可能發現的 8 個無磷化合物。

接下來，他們使用一種算法分析了這些分子如何反應，以形成新的代謝物。分析結果顯示，一些簡單化合物可能促進了不依賴磷酸鹽的的代謝網絡。該網絡包括 315 個反應和 260 個代謝物，足以支撐主要生物分子的合成。而且，這種新網絡富含鐵—硫簇酶，支持了“鐵硫世界假說”。他們還發現，硫酯可能會起到磷酸鹽在現代生物化學中發揮的一些作用。