碳和硅通過細(xì)菌首次結(jié)合

  來源：全球有機(jī)硅網(wǎng)   

     以硅為基礎(chǔ)的生命將是什么樣子？一種新的蛋白質(zhì)或許能幫助人們找到答案。 

     蛋白質(zhì)解決了問題。通過引導(dǎo)進(jìn)化過程，科學(xué)家創(chuàng)建了一種可將碳和硅結(jié)合起來的蛋白。此項(xiàng)創(chuàng)新能改變?nèi)祟愔圃鞆乃幬锏絃ED燈、半導(dǎo)體以及計(jì)算機(jī)屏幕的很多產(chǎn)品的方式。相關(guān)成果日前發(fā)表于《科學(xué)》雜志。 

    雖然硅是地球地殼中含量第二多的元素，但它無法同碳天然地結(jié)合在一起。這意味著生產(chǎn)商必須借助人工方法制造將兩者結(jié)合起來的化合物。此類化合物被稱為有機(jī)硅，出現(xiàn)在包括粘合劑和硅酮涂層在內(nèi)的很多材料中。 

    來自美國加州理工學(xué)院的Frances Arnold介紹說，利用生物學(xué)原理創(chuàng)建相同的結(jié)合物將更加可靠，并且可能成本更低。不過，時至今日，科學(xué)家尚無法找到或產(chǎn)生此類反應(yīng)。 

    如今，Arnold及其同事公布了一種執(zhí)行此項(xiàng)任務(wù)的蛋白質(zhì)。該團(tuán)隊(duì)通過利用一個被稱為定向進(jìn)化的人工選擇過程，創(chuàng)建了這種蛋白質(zhì)。其超越了所有將兩種元素結(jié)合起來的其他現(xiàn)有方法。 

    Arnold團(tuán)隊(duì)從一種在海洋紅嗜熱鹽菌基因組序列中發(fā)現(xiàn)的蛋白質(zhì)著手。海洋紅嗜熱鹽菌是一種最初在冰島溫泉中發(fā)現(xiàn)的細(xì)菌。這種被稱為細(xì)胞色素c酶的蛋白質(zhì)通常將電子運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞附近。不過，早期實(shí)驗(yàn)室測試表明，只要稍加定向，它或許便能創(chuàng)建研究人員一直在尋找的結(jié)合物。 

    他們在大腸桿菌中合成了這種蛋白，并且通過讓它的DNA編碼隨機(jī)發(fā)生突變，對其進(jìn)行了修正。每一次，研究人員會選擇最有希望的候選化合物，然后再次使其發(fā)生突變。經(jīng)過3輪突變后，該蛋白質(zhì)將硅和碳結(jié)合起來的效率比任何合成催化劑都要高15倍。同時，它更加可靠，并且產(chǎn)生更少的不想要的副產(chǎn)品。 

    來自加州大學(xué)戴維斯分校的Annaliese Franz認(rèn)為，該過程對于藥物發(fā)現(xiàn)尤其有用，因?yàn)橛袡C(jī)硅被用在一些藥物中。Arnold則表示，此項(xiàng)研究可能還有助于回答在地球或另一個星球上以硅為基礎(chǔ)的生命形態(tài)將是什么樣子的問題?！澳憧梢蚤_始想象，當(dāng)把硅加入到生命形態(tài)中時將會發(fā)生什么。”