生命起源的引擎与能量利用的假设

凰龍泰

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! [% }1 W) O& s地球上所有的生命体都必须有能量的摄入与利用的过程。3 U$ g: [: O% E4 Y  T
我在《一个生命体系由无数的微生命体组成的假设》一文中推测：一个生命体是由无数的微生命体（即微分子机器人）组成的一个体系。如果把微分子机器人比喻成我们现代的汽车，则车身是由各种蛋白质构成，然而一辆没有引擎的汽车就是一堆废铁，所以引擎是汽车内不可或缺的主要部件；如果没有能源，一辆有引擎的汽车也是一堆废铁。所以微分子机器人工作必须有可将燃料转化为可用的能量和引擎。所以生命的起源就一定要先有引擎和能源两部分。所以，关于生命起源，我们首先是要探讨生命体的微分子机器人中那个零部件是引擎和能源的利用。  j2 v5 ~% U$ x! @5 f5 L9 t# N, u' f
我在《生命起源于RNA分子的杂交与变异 》一文中推论：原始L19RNA分子是地球上所有生命的源头.....然后由原始L19RNA把自我复制能力传递给一条多肽链（RNA聚合酶分子）....然后各种由蛋白质构成的 RNA聚合酶出现...。由于核酸具有吸收紫外线的特性，所以在生命起源之初的RNA世界的各种RNA分子的运动及工作的能源来源于紫外线辐射。因此单核苷酸及RNA分子（包括核酶）的运动与工作并不需要引擎。因此探讨生命起源的引擎和能源，应首先探讨由多肽链构成的RNA聚合酶分子或蛋白质构成的RNA聚合酶分子的能量的摄入与利用的过程。$ T% g: O2 O4 w0 e6 f7 I4 q
我在《基因是如何构建人类的？》一文中假设RNA聚合酶就是基因轨道上运行的“车”。基因转录过程就是RNA聚合酶这部“车”在基因轨道上行走，有启动、运行和停车等环节。我们现代，一辆汽车上面必需安装有引擎，没有引擎的汽车只是一个空壳，因此RNA聚合酶的启动与运行必需满足三个条件，第一个条件是要有一个引擎，第二个条件是要有启动引擎的钥匙，第三个条件是要有能源。* E+ `- K: W3 I1 ]
在分子生物学里面的酶，没有车、引擎与钥匙等概念。那么在RNA聚合酶这部“车”里面哪个蛋白是引擎呢？在RNA聚合酶的启动环节，有一个激活RNA聚合酶分子的正控制系统。在正控制系统里面的调节基因生产的就是一个激活蛋白，假设这个激活蛋白就是引擎。那么这个激活蛋白必定是安装在RNA聚合酶这部“车”子上面的。因为酶的活性在激活剂（或称为诱导物）的调节下可增加，因此激活剂（诱导物）就是激活RNA聚合酶分子这部“车”的引擎钥匙了。有了激活剂（诱导物）结合到激活蛋白上时，就相当于是这把钥匙开动了引擎，就可以把“车”启动，开动以后的RNA聚合酶就可以去转录它后面所编码的基因。
0 k# |, w8 p1 i% [7 y核苷酸是生命体内能量的利用形式。大多数生物的新陈代谢是由ATP提供能量的，还有GTP（蛋白质合成）、UTP（糖原合成）CTP（磷脂合成）。现在想知道RNA聚合酶分子在转录过程的使用的是哪一种能量的利用形式？
! Y1 B- @  Z5 b5 P% i- W' e8 ScAMP全称Cyclic Adenosine monophosphate，是“腺苷-3＇,5＇-环化一磷酸”的简称。
  X  D' K, {7 L1 ?/ R+ \例如大肠杆菌的乳糖操纵子基因转录的正控制系统里面的RNA聚合酶分子就有一个激活蛋白。而cAMP的受体蛋白就是这个激活蛋白。只有cAMP结合到这个激活蛋白后RNA聚合酶分子才被启动，因此cAMP是大肠杆菌的乳糖操纵子基因转录的正控制系统里面的一个调节基因转录的激活剂（诱导物）。所以cAMP就是一个启动RNA聚合酶分子的引擎的钥匙。" d7 S& w0 i# \3 b. x
在大肠杆菌里，葡萄糖利用过程中的生化过程：在细胞里面的三磷酸腺苷(ATP)，在腺苷酸环化酶(AC)的催化下可以分解成环化的一磷酸腺苷（cAMP），当cAMP结合到RNA聚合酶分子的激活蛋白后，RNA聚合酶分子被启动，随后被磷酸二酯酶(PDE)水解成5＇-AMP而失活。其过程cAMP把这环化的磷酸腺脂键断掉释放出能量，推测这些能量是供给RNA聚合酶分子转录过程使用了。推测：只要有腺苷酸环化酶(AC)在催化ATP产生cAMP，RNA聚合酶分子在获得cAMP时就会处于活化状态，基因转录的就在延伸。cAMP生成和分解过程依赖AC和PDE从两个不同方面调节，决定细胞内cAMP浓度，从而影响基因的转录。当AC的活性升高时，cAMP浓度升高，当PDE浓度增高时，cAMP浓度降低。# X. G# j9 |) C/ K: N8 `* Y, u5 s
根据上述过程分析推测RNA聚合酶分子转录过程实际上也是由ATP提供能量。cAMP既是基因转录的激活剂（诱导物），也是能量的提供者。因此推测cAMP既是启动大肠杆菌的乳糖操纵子中的RNA聚合酶分子的引擎的钥匙，也是能源的供给者。% ~  Q' w  C! H2 k4 P
至于生物体内的其它微分子机器人的引擎与能量的利用会在生命起源之初陆续的出现，可以此类推。
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