第九届青年地学论坛

早期地球中CO₂的固定利用形成生命前体物质及碳网络循环（还原性三羧酸循环）传递途径是早期地球生命中必不可少的化学过程（Muchowska等，2017）。与生命体精确的酶促反应不同，这些过程被认为主要通过非生物合成实现。然而其在水环境中易分解、活性低，还存在动力学限制等难题。因此，探究合适的反应环境及催化剂对早期生命形成过程十分重要。
课题组以微液滴模拟早期地球大气环境中的水性微液滴也或者热泉附近的大气环境，在常温常压无需任何催化剂作用下，已成功实现了早期大气中CO₂的固定，增加了生命基础物质丙酮酸的碳链长度，率先实现了rTCA循环中琥珀酸经还原羧化固定CO₂形成α-酮戊二酸，以及α-酮戊二酸经还原羧化固定CO₂形成了柠檬酸及异柠檬酸，水性微液滴也促进了rTCA循环中的还原、水化、脱水、反醛醇裂解等，实现了循环的自发、兼容、有效运行（Ju等，2023）；同时实现了多肽、磷脂、核苷酸、二硫键等重要前体物质的非生物合成（Wang等，2020；Ju等，2021；Ju等，2022）；最后，提出了水性微液滴类似于早期细胞分化过程，可能存在不同的活性区域或腔室以此兼容不同反应条件的需求。
以上研究表明水性微液滴突破了原有反应的热力学限制，微液滴的气-水界面为反应提供了特殊的环境，具有浓缩反应前体、改变物质电离状态、克服反应热力学限制等优点，更加兼容早期生命形成场所。为早期生命物质演化场所提供了一种新思路，在驱动生命起源的rTCA循环的前生物版本方面具有优势，并为生物前时代的原始合成代谢提供了一个强大的机制。
 

水性微液滴,生命起源,CO2固定利用