摘要：在9月18日的最新研究中，伊利诺伊大学农业、消费者与环境科学学院的科研团队发现了遗传密码与二肽——这类微小蛋白质片段之间存在着令人惊讶的进化关系。这项研究不仅深刻提升了我们对生命起源的理解，而且在基因工程、合成生物学以及生物医学创新领域具有重要的应用价值。

信息来源：https://www.sciencedaily.com/releases/2025/09/250917221005.htm

在9月18日的最新研究中，伊利诺伊大学农业、消费者与环境科学学院的科研团队发现了遗传密码与二肽——这类微小蛋白质片段之间存在着令人惊讶的进化关系。这项研究不仅深刻提升了我们对生命起源的理解，而且在基因工程、合成生物学以及生物医学创新领域具有重要的应用价值。

二肽：生命起源的关键元素

大约38亿年前，地球上出现了最初的生命形式。然而，现代生命所依赖的复杂基因和遗传密码直到80亿年后才出现。科学家们对于这一过程的具体机制仍存在多种竞争理论，其中一些认为以RNA为主的酶活性起初占据主导地位，而其他理论则更倾向于蛋白质的作用。在这项新研究中，科学家们提出遗传密码的起源与蛋白质组的二肽组成息息相关。

古斯塔沃·卡埃塔诺-阿诺莱斯教授是这一研究的通讯作者，他的团队利用系统发育学的方法，对来自古细菌、细菌及真核生物的1561个蛋白质组进行了深入分析。他们探讨了数十亿个二肽序列的进化，构建了系统发育树，并绘制了二肽的演化时间表，揭示这些微小结构对于追溯生命起源的最早步骤具有深远的意义。

遗传密码的双重系统

古斯塔沃·卡埃塔诺-阿诺莱斯。图片来源：Fred Zwicky 的照片插图

研究显示，生命的构建依赖于两种互为补充的代码：遗传密码和蛋白质密码。前者以核酸（DNA和RNA）的形式存储信息，而后者则指导酶和其他分子如何维持细胞的正常功能。核糖体作为细胞的蛋白质工厂，负责将tRNA所携带的氨基酸组装成蛋白质。氨基酸的加载依赖于氨酰基tRNA合成酶，这些酶在维持遗传密码的准确性上起着至关重要的作用。

值得注意的是，虽然核糖体和tRNA的相互作用可能出现在进化时间表的后期，二肽的独特双重性却提供了进一步洞见。每个二肽由两种氨基酸组成，例如丙氨酸-亮氨酸（AL），而其对应的“抗二肽”则是亮氨酸-丙氨酸（LA）。研究发现，这些成对的二肽在进化树的表现上出人意料地相近，由此揭示了遗传密码的一些基本性质。

现代生物科学的启示

二肽的发现不仅帮助我们理解遗传密码的复杂背景，还为现代生物科学提供了新的思路。随着合成生物学的蓬勃发展，科学家们越来越认识到引入进化观点的重要性。通过自然的指导，基因工程有望实现更有意义和更具韧性的生物组成和过程的修改。

卡埃塔诺-阿诺莱斯教授强调，理解生物组件和过程的古老性凸显了它们的弹性和对变化的抵抗能力。他指出，为了进行有效的生物修改，必须对遗传密码的约束和潜在逻辑有深刻的了解。

这项研究的论文题为“追踪蛋白质组中二肽序列的遗传密码和热稳定性的起源”，已发表在《分子生物学杂志》上，作者包括Minglei Wang、M. Fayez Aziz和Gustavo Caetano-Anollés。该研究得到了美国国家科学基金会以及美国农业部的资助，并得到了国家超级计算应用中心的支持。

二肽的连接在遗传与蛋白质之间架起了一座桥梁，这一发现的深远影响将继续推动我们对生命起源的探索以及现代科学的前进。通过这个研究，我们不仅加深了对于生命演变的理解，也为未来的生物医学和基因工程技术的发展奠定了基础。

来源：人工智能学家