生命起源过程中，前生命肽的合成是生命化学演化中的关键一步，也是核糖体出现之前的核心科学谜题之一。长期以来，氨基酸在无催化剂条件下如何自发聚合形成肽链，面临热力学和动力学上的显著障碍。近年来的研究多集中于探索外源催化剂或活化剂的作用，如何在早期地球条件下实现无催化剂、自发形成肽链，仍然是一个挑战。
宁波大学钱学森天体化学与空间生命协同研究中心、西安交通大学电气工程学院等单位合作，在模拟原始地球的干湿循环条件下，系统研究了氨基酸酰胺（AA-NH₂）形成肽的化学反应路径（图1）。研究发现，在温和温度（80℃）和较宽pH范围内，AA-NH₂无需任何外加催化剂即可自发形成线性寡肽、寡肽酰胺以及环状寡肽，并能作为“桥梁”帮助天然氨基酸参与肽链延长。
图1. 从氨基酸酰胺到多肽库的合成机制网络。
研究亮点包括：
1）AA-NH₂在湿-干循环中直接生成多类肽产物
实验表明，丙氨酸酰胺（Ala-NH₂）在干湿循环过程中可形成二聚至四聚线性寡肽（Ala₂–Ala₄）、寡肽酰胺（长达六聚）以及环二肽（cyclo-Ala₂），揭示在前生命阶段AA-NH₂很可能是形成多种肽类结构的重要前体。
2）反应适应宽泛pH环境
该途径在pH 3.0至10.0范围内均可进行，尤其在接近中性的pH 7.0条件下肽链延长更显著，说明本研究的成肽反应具备在早期地球多种水环境（如碱性湖泊、潮汐池）中发生的可能性。
3）AA-NH₂作为“桥梁”促进氨基酸参与肽形成
AA-NH₂与20种天然氨基酸分别反应均可形成二肽或三肽，其中亲水性氨基酸（如谷氨酸、丝氨酸）反应效率更高。量子化学计算进一步证实，AA-NH₂与AA反应的活化能显著低于AA自身聚合，说明其在形成前生命肽过程中具有热力学优势。
该研究首次系统阐明AA-NH₂作为前生命肽合成前体的可行性与机制，为原始地球条件下肽库的自主形成提供了新的化学途径，也为理解前生命分子的积累与演化机制提供了实验和理论支持。
研究成果发表在学术期刊Earth and Planetary Physics（Gan, D. W., Lei, X. M., Zhou, R. W., Fu, S. S., Sun, J., Zhou, R. S., Ostrikov, K. K., Zhao, Y. F., & Ying, J. X., A plausible pathway to prebiotic peptides via amino acid amides on the primordial Earth [J]. Earth and Planetary Physics,2024, 8(6), 868–877. 研究受国家自然科学基金资助。
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