要解釋生命如何在地球上出現(xiàn)這個懸而未決的大問題,，就像是回答先有雞還是先有蛋的悖論：諸如氨基酸和核苷酸這樣的基本生化物質(zhì)，是如何在生物催化劑（蛋白質(zhì)或核酶）出現(xiàn)之前而完成其構(gòu)造的,？在最新一期《生物學(xué)通報》（The Biological Bulletin）上,，科學(xué)家發(fā)表論文指出，或是第三種類型的催化劑啟動了深海熱泉中的新陳代謝以及生命,。
根據(jù)美國喬治梅森大學(xué)的哈羅德·莫洛維茲和維加亞薩拉斯·斯里尼瓦桑及圣達(dá)菲研究所的埃里克·史密斯提出的模型，包含過渡金屬元素（鐵,、銅,、鎳等）和配體（小有機(jī)分子）的分子結(jié)構(gòu),，可以催化基本生化物質(zhì)（單體）的合成。單體是更加復(fù)雜的分子的基本構(gòu)造模塊,，最終導(dǎo)致了生命的起源,。
莫洛維茲表示,，在過去的50年里,，生命起源理論研究中一直存在著一個大問題,，那就是“你需要大蛋白分子作為催化劑來形成單體，但你又需要單體來制作催化劑”,。對此問題,，莫洛維茲提出的解釋是，可從這些小的金屬配體催化劑入手,，從而制造出用以形成大蛋白催化劑的單體。
過渡金屬原子作為金屬配體復(fù)合物的核心,，必定被其他配體包圍著,。莫洛維茲和他的同事提出，深海熱泉中簡單的過渡金屬配體復(fù)合物可催化產(chǎn)生更復(fù)雜分子的反應(yīng),。之后，這些日益復(fù)雜的分子在效率越來越高的過渡金屬配體復(fù)合物催化劑中扮演著配體的角色,。漸漸地就累積起了新陳代謝的基本分子成分,，并自我組織起奠定生命基礎(chǔ)的化學(xué)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò),。
莫洛維茲說：“我們曾經(jīng)認(rèn)為，如果我們了解了碳,、氫,、氮、氧,、磷,、硫在做什么，我們就理解了生物學(xué),。但是,，我們現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)，還有一些其他罕見的元素——過渡金屬在生物學(xué)中也是必需的,，因此，我們必須要問,，它們在生命起源中又發(fā)揮了怎樣的作用,？”莫洛維茲目前正在列出構(gòu)成了地球上大部分生物質(zhì)的元素清單。
研究人員指出,，生命形式的出現(xiàn)是過渡金屬和配體場論獨特性的自然結(jié)果,，該理論描述了配體復(fù)合物的特性。莫洛維茲說：“這種思想發(fā)端于對元素周期表的研究,。我們強(qiáng)烈地感到,，除非你能看到生命是如何以某種化學(xué)方式出現(xiàn)的,，否則你永遠(yuǎn)無法真正地解決這個問題。”
莫洛維茲和他的同事們正準(zhǔn)備用實驗方法來測試以不同配體制成的過渡金屬配體復(fù)合物的催化性能,。配體已知會和過渡金屬緊密結(jié)合,，包括在三羧酸循環(huán)過程（許多微生物所必需的一系列生化反應(yīng)）中產(chǎn)生的分子,。莫偌維茲表示,，他們認(rèn)為生命始于三羧酸循環(huán)，同時有證據(jù)顯示,，在深海熱泉的環(huán)境中有循環(huán)的中間物質(zhì)形成,。科學(xué)家計劃用這些中間物質(zhì)分子與不同的過渡金屬混合,，將它們加熱到不同溫度并維持相應(yīng)的一段時間，然后檢查會有何種催化劑產(chǎn)生,。
這類實驗有望幫助了解在奠定生命基礎(chǔ)時，究竟發(fā)生了何種催化反應(yīng),。該假說還提出了生命的出現(xiàn)也許不止一次,。研究人員表示，生命也許有多次起源,，如果能在宇宙其他地方發(fā)現(xiàn)生命，這些生命和人類生命也許非常相似,，因為它們與人類都是基于相同的過渡金屬和配體,。目前，這還只是個猜想,，不過這或許會成為生命起源研究的核心觀點。（生物谷Bioon.com）
生物谷推薦英文摘要：
The Biology.Bulletin. 219: 1-6. (August 2010)
Ligand Field Theory and the Origin of Life as an Emergent Feature of the Periodic Table of Elements
Harold J. Morowitz1,*, Vijayasarathy Srinivasan1 and Eric Smith2
1 Krasnow Institute for Advanced Study, George Mason University, Fairfax, Virginia
2 Santa Fe Institute, Santa Fe, New Mexico
The assumption that all biological catalysts are either proteins or ribozymes leads to an outstanding enigma of biogenesis—how to determine the synthetic pathways to the monomers for the efficient formation of catalytic macromolecules in the absence of any such macromolecules. The last 60 years have witnessed chemists developing an understanding of organocatalysis and ligand field theory, both of which give demonstrable low-molecular-weight catalysts. We assume that transition-metal–ligand complexes are likely to have occurred in the deep ocean trenches by the combination of naturally occurring oceanic metals and ligands synthesized from the emergent CO2, H2, NH3, H2S, and H3PO4. We are now in a position to investigate experimentally the metal-ligand complexes, their catalytic function, and the reaction networks that could have played a role in the development of metabolism and life itself.
