通过合成自复制体的达尔文进化实现光催化功能的选择

《Nature Catalysis》：Selection for photocatalytic function through Darwinian evolution of synthetic self-replicators

自复制分子系统通过催化活性选择实现达尔文进化，利用光催化剂生成单线态氧促进二硫键前体合成。该研究首次将自复制与原代谢整合，为合成生命提供新范式。

　　

摘要

达尔文进化论的提出标志着化学系统向生命系统转变的关键一步。此外，达尔文进化论是一种极其强大的创新引擎，但在合成化学系统中这一机制尚未得到充分发展。在这里，我们展示了在两种自我复制分子系统中达尔文进化论的显现：自然选择倾向于那些最能催化自身复制所需前体物质生成的突变体。选择过程基于突变体激活光催化剂的能力，这种光催化剂作为辅助因子可以产生单线态氧，从而提高基于肽的二硫键构建块转化为基于二硫键的复制体前体的速率。选择标准是催化活性这一功能性特征，这使得达尔文进化论成为催化剂开发的工具。这项工作在功能上将自我复制、原代谢和达尔文进化论有机结合在一起，标志着生命从头合成领域的又一次重大进展。