我国科学家揭示早期地球生命如何避免辐射损伤

施普林格·自然旗下学术期刊《自然-通讯》最新发表中国科学家合作完成的一篇生物化学模型研究论文显示，原始地球上可能存在过含抗伽马(γ)射线辐射的锰抗氧化物的细胞样结构，让早期生命得以演化，这一研究结果有助于人们理解地球上这些早期细胞如何在演化中保护自身免受辐射损伤。

据北京时间12月6日凌晨上线的这篇论文介绍，最早的细胞被称为原始细胞，它们被认为可能出现在早期地球的极端条件下，而已知当时的辐射远高于当前水平。然而，尚不清楚这些原始细胞如何不被辐射破坏——辐射会产生破坏生物分子的活性氧自由基。此前研究表明，耐辐射奇球菌(Deinococcus radiodurans)中的多聚磷酸盐，即许多磷酸盐残基组成的长链聚合物，其代谢物与锰离子形成的复合物能抵抗氧化应激。

在本次研究中，浙江大学教授田兵、周如鸿、华跃进和中国科学院化学研究所研究员乔燕作为论文共同通讯作者，与合作者一起研究并提出了一个由多聚磷酸盐-锰凝聚态液滴、多聚磷酸盐-寡肽凝聚态液滴两种液滴组装而成的抗辐射原始细胞模型。他们将多聚磷酸盐-锰凝聚态液滴、多聚磷酸盐-寡肽凝聚态液滴分别暴露在原始地球上可能存在的高水平伽马辐射下，研究发现多聚磷酸盐-锰凝聚态液滴完好无损，能保护募集的蛋白，而多聚磷酸盐-寡肽凝聚态液滴则被破坏。

他们进一步研究发现，招募了DNA的多聚磷酸盐-寡肽凝聚态液滴能够与多聚磷酸盐-锰凝聚态液滴融合形成一种具有多相结构的原始细胞，辐射条件下该原始细胞能有效地维持其形态并保护其中的多聚磷酸盐-寡肽-DNA凝聚态液滴(“类细胞核”)，也保护了胞内的核酸和蛋白质免遭辐射产生的活性氧损伤。

研究团队认为，该原始细胞抗辐射机制是由于其内部的锰离子和游离的磷酸盐及短肽形成的锰-小分子抗氧化物，能高效地清除活性氧自由基。

田兵教授总结表示，他们最新完成的这项研究，提供了一种原始细胞模型和适应辐射环境的可能机制，有助于解释原始细胞在极端环境出现及演化的过程。同时，该原始(人工)细胞也在合成生物学生物反应器或药物递送系统等方面具有广泛价值。( (记者 孙自法)

（责编：赵珊）