生命是一种奇妙的、极富魅力的自然现象。地球上的原始生命是如何产生的？关于生命起源的探索一直以来都是国际公认的四大前沿基础科学问题之一。探索生命的起源有利于人类充分理解生命的本质，可以从“根源”出发，了解病毒、细菌乃至真核细胞等多种生命形态，进而引导人类进行地外生命的探索，最终造福于人类。磷是生命的基本元素，磷与生命的起源息息相关。本书独辟蹊径聚焦磷元素，详细解析了在生命的化学起源之初，磷元素是如何参与到生物大分子从无到有的构建过程中，阐释了磷对生物物质的催化与调控作用。本书涉及了生命起源研究中人类普遍关切的科学问题，包括为什么大自然会选择α-氨基酸、手性及遗传密码子起源问题、生命体系中的代谢网络起源、原始细胞是如何产生的等。本书适合化学、生命科学、药学及相关专业高等院校师生以及对生命起源感兴趣的科学工作者阅读，会给读者带来一些新的启发，引发一些新的思考。

目录

1生命起源的研究概况 001
1.1生命起源假说 002
1.1.1RNA世界 003
1.1.2HCN与生命起源 007
1.1.3冰晶与生命起源 010
1.1.4海洋与生命起源 011
1.2磷与生命起源 016
1.2.1磷的原始来源 018
1.2.2前生源环境下的有效磷源 021
1.3生命起源——人类永恒的奥秘，探索未知世界的动力 023
参考文献 024

2核苷酸的前生源化学合成 029
2.1核苷酸的组成 030
2.2核糖核苷酸的前生源逆合成法 032
2.2.1碱基的合成 032
2.2.2糖类的合成 033
2.2.3糖苷键及磷脂键的合成 034
2.3核糖核苷酸以及脱氧核糖核苷酸的系统化学合成法 038
2.3.1嘧啶核糖核苷酸的合成 038
2.3.2嘌呤脱氧核糖核苷酸的合成 041
参考文献 043

3蛋白质的前生源化学起源 045
3.1多肽前生源化学合成途径概况 046
3.1.1早期地球前生源的环境概况 046
3.1.2多肽前生源化学合成途径 047
3.2磷参与下的多肽前生源化学 054
3.2.1磷促进氨基酸的前生源合成 054
3.2.2磷促进多肽的前生源合成 055
参考文献 057

4氨基酸-磷酸混合酸酐的形成及其反应 063
4.1连续性原则 064
4.2氨基酸-磷酸混合酸酐的前生源合成 066
4.2.1氨基酸及其衍生物的前生源活化 067
4.2.25′-磷酸核苷酸与N-羧基环内酰胺的反应及混合酸酐稳定性 072
4.2.35′-磷酸核苷酸与5(4H)-唑酮的反应及手性选择性 073
4.3氨基酸核酸酯或核苷酸酯的前生源合成 074
4.4氨基酸与核苷酸的同时活化 078
4.5RNA世界假说与蛋白质-核酸共起源 080
参考文献 081

5高能P-N键调控的核酸、蛋白质、膜的共起源 083
5.1高能P-N键的化学特性及生物学意义 084
5.1.1磷酸化精氨酸 087
5.1.2磷酸化组氨酸 087
5.1.3磷酸化赖氨酸 088
5.2高能P-N键和蛋白质的化学起源与演化 089
5.2.1氨基酸的前生源形成 090
5.2.2前生源环境下的氨基酸成肽反应 091
5.2.3磷化学与前生源多肽的形成 093
5.2.4N-磷酰化氨基酸 094
5.2.5磷参与α-氨基酸的自然选择 097
5.3高能P-N键与核酸、蛋白质共起源 103
5.4N-磷酸化氨基酸与细胞膜起源 105
5.4.1细胞膜前生源获得途径概况 106
5.4.2N-磷酰化氨基酸与细胞膜起源的关系 112
5.4.3原始细胞膜的进化 118
5.4.4基于P-N键的核酸、蛋白质、细胞膜共起源理论 118
参考文献 121

6高能P-N键介导的功能二肽的发现 127
6.1Ser-His对DNA的水解活性 128
6.2Ser-His对蛋白质的水解活性 131
6.3Ser-His与底物蛋白质相互作用的双功能性 133
6.4Ser-His与丝氨酸蛋白水解酶的分子进化关系 134
6.5丝组二肽——现代酶的原始进化雏形 139
6.6丝组二肽新功能的发现 140
参考文献 141

7磷调控下的遗传密码起源与同手性起源 143
7.1遗传密码化学起源研究概况 144
7.2N-磷酸化氨基酸与遗传密码起源 146
7.2.1化学起源模型的建立 146
7.2.2核苷与二肽生成量的关系评价 150
7.3生命体同手性的自然选择 160
7.3.1氨基酸、核苷的同手性选择 160
7.3.2五配位磷中心的手性研究 161
7.3.3氨基酸与核苷酸的相互作用 169
7.3.4基于磷化学同手性起源化学模型的建立 170
参考文献 172

8ATP等辅因子与蛋白质起源 177
8.1ATP-氨基酸相互作用 178
8.1.1ATP的结构及与氨基酸的相互作用 178
8.1.2基于质谱技术的ATP与氨基酸的弱相互作用研究 179
8.1.3基于荧光光谱技术的ATP与氨基酸的弱相互作用研究 182
8.1.4基于核磁共振技术的ATP与氨基酸的弱相互作用研究 184
8.1.5ATP与氨基酸的弱相互作用的理论分析 185
8.2最古老的蛋白质——ATP结合蛋白的发现及意义 189
8.2.1蛋白质序列和结构分子化石 190
8.2.2辅因子分子化石和蛋白质起源的小分子诱导/选择模型 192
8.2.3辅因子促进原始蛋白质形成 195
8.2.4小分子标定的蛋白质结构分子钟 196
8.2.5使用金属辅因子的早起源蛋白质 198
参考文献 198

9磷与代谢起源——系统生物学研究 203
9.1磷在原始代谢中的作用 204
9.2磷与代谢网络构建 206
9.2.1无磷代谢网络的构建 206
9.2.2磷依赖代谢网络的构建 207
9.3磷依赖代谢网络起源 210
9.4磷依赖代谢网络功能分析 214
9.5磷对代谢网络扩张的热力学影响 217
参考文献 222

10原始细胞——非生命物质与生命体之间的桥梁 227
10.1原始细胞 228
10.1.1原始细胞研究概述 228
10.1.2原始细胞的构建原则和策略 231
10.2原始细胞的类型 234
10.2.1脂肪酸体系 235
10.2.2凝聚物体系 239
10.2.3杂化原始细胞 245
10.2.4类蛋白微球体系 246
10.2.5其他类型的原始细胞 247
10.3原始细胞的群体行为 254
10.3.1化学信息交流 254
10.3.2捕食行为 255
10.3.3原生组织 257
10.4结论 260
参考文献 261

11磷与地外生命探索 269
11.1地外生命探索的传统印记 271
11.1.1气体生命印记 271
11.1.2表面生命印记 274
11.1.3时间生命印记 277
11.2磷是否可以作为生命探寻的有效印迹 279
11.2.1磷与地球生命起源 279
11.2.2磷与地外生命探索 281
参考文献 286

索引 290