我們所知道的所有生命都使用完全相同的能量攜帶分子作為一種「通用細胞燃料」。 現在，一項新的研究報告說，古代化學可以解釋這個最重要的分子是如何成為 ATP（三磷酸腺苷）的。
ATP 是一種有機分子，通過光合作用或細胞呼吸（生物體分解食物的方式）充電並用於每個細胞。每天，我們都會在 ATP 中回收我們自己的體重。
在上述兩個系統中，磷酸分子通過稱為磷酸化的反應添加到 ADP（二磷酸腺苷）中-產生 ATP。
釋放相同磷酸鹽的反應（在另一個稱為水解的過程中）提供化學能量，我們的細胞在無數過程使用這些能量，從大腦信號傳導到運動和繁殖。
ATP 如何取代許多可能的等價物而成為代謝的主導，一直是生物學中的一個長期謎團，也是研究的重點。
倫敦大學學院進化生化學家尼克萊恩解釋說：「我們的研究結果表明— ATP 作為細胞的通用能量貨幣的出現並不是‘凍結事故’的結果，而是磷酸化分子獨特相互作用引起的。 」
所有生物都使用 ATP 的事實表明，它從生命一開始就存在，甚至更早，在我們所有有生命的物質之前的益生元（prebiotic）條件下也是如此。
但研究人員不解的是，當 ATP 具有如此復雜的結構、涉及六種不同的磷酸化反應以及從零開始創造它的大量能量時，怎麼會出現這種情況。
當時在倫敦大學學院工作的生物化學家 Silvana Pinna 和他的同事在論文中說：「ATP 中的‘高能’[磷] 鍵並沒有什麼特別之處。」
但他們指出，由於 ATP 還有助於構建我們細胞的遺傳信息，它可能已通過這條其他途徑被用於能量使用。
Pinna 和團隊懷疑某些其他分子最初一定參與了複雜的磷酸化過程。因此，他們仔細研究了另一種磷酸化分子 AcP，它仍然被細菌和古細菌用於化學物質的新陳代謝，包括磷酸鹽和硫酯——一種被認為在生命開始時就已經很豐富的化學物質。
在鐵離子 (Fe3+)的 存在下，AcP 可以將水中的 ADP 磷酸化為 ATP。在測試其他離子和礦物質在水中催化 ATP 形成的能力後，研究人員無法用其他替代金屬或磷酸化分子複製這一點。
Pinna 說：「發現該反應在金屬離子、磷酸鹽供體和底物中具有選擇性，這令人非常震驚，因為生命仍然在使用的分子。」
在溫和、與生命相容的條件下，這種情況在水中發生得最好，這一事實對於生命的起源來說確實非常重要。
這表明，使用 AcP，這些能量儲存反應可以在生物生命之前的條件下發生，在生物生命在那裡囤積和刺激現在自我延續的 ATP 生產循環之前。
此外研究小組解釋說實驗表明，益生元 ATP 的產生最有可能發生在淡水中，例如，光化學反應和火山爆發可以提供正確的成分組合。
他們指出，雖然這並不能完全排除它在海洋中的出現，但它確實暗示生命的誕生可能需要與陸地有很強的聯繫。
Pinna 及其同事寫道：「我們的研究結果表明，由於 ATP 在水中不同尋常的化學性質，ATP 已成為益生元單體世界中的通用能源貨幣。」
更重要的是，熱液系統中的 pH 值梯度可能導致 ATP 與 ADP 的比例不均勻，即使在小分子的益生元世界中，ATP 也能驅動工作。
Lane 解釋說「隨著時間的推移，合適的催化劑出現，ATP 最終可能取代 AcP 作為普遍存在的磷酸鹽供體，並促進氨基酸和核苷酸聚合形成 RNA、DNA 和蛋白質。」。
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參考資料：
- Koumoundouros,T., (2022,Oct 6). Every Life Form on Earth Uses The Same Chemical For Energy. This Could Explain Why. ScienceAlert
- Pinna S, Kunz C, Halpern A, Harrison SA, Jordan SF, et al. (2022) A prebiotic basis for ATP as the universal energy currency. PLOS Biology 20(10): e3001437. https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3001437
- 圖片來源：https://www.sciencealert.com/every-life-form-on-earth-uses-the-same-chemical-for-energy-this-could-explain-why（圖：Callista Images/Image Source/Getty Images）