本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
“你读过《尤利西斯》吗？”
这个问题让我措手不及。我正在采访迈克尔·罗素，一位在NASA喷气推进实验室工作的地球化学家。罗素最初接受的培训是矿石勘探员，但他科学职业生涯中的几次转折将他带到了地质学、化学和生物学的交叉点：生命的起源。数十年对古代岩石和现代生物化学的研究最终形成了假说，即生命起源于海底热液喷口中自我维持的化学反应网络。根据罗素和其他人的说法，生命是由从海底渗出的简单分子注入这些碳酸盐烟囱中的。
当我们只讨论了少数分子和矿物质时，罗素提到了《尤利西斯》。我很困惑，承认我的文学知识中存在詹姆斯·乔伊斯式的空白。“对不起，”我说，“我没读过。” 罗素笑了。“没关系，我的意思是，谁读过呢？但我终于读完了，我从中得到的一件事是不可避免的这个词。所以我们现在发表了一篇论文，名为《论生命起源中对钼的不可避免的需求》。”
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不可避免的。没有时间让这个词沉淀下来；谈话正以令人眼花缭乱的速度向前推进。我们绕过了超新星、原始汤的问题和无尽的乌龟堆叠。直到尘埃落定，我才查阅了《尤利西斯》中的相关段落。我仍然不明智，我查阅了字典。不可避免的。必要的。不可避免的。很少用来形容钼的词语。为什么在所有人类已知的晦涩元素中，钼对生命是必要的呢？
答案在于围绕钼核旋转的电子。像许多其他金属一样，钼渴望在其羽翼下接受一个额外的电子，或释放一个多余的电子。生命已经急切地利用了这种在电子周围周旋的能力。细胞不仅将钼离子融入其酶中，还将锌、铜、铁和镍融入其中。许多含有金属的蛋白质在分子之间穿梭电子，仿佛它们在玩一场大规模的烫手山芋游戏，沿途改变、分解和构建分子。电子确实是生命运转的动力。或者，正如匈牙利诺贝尔奖获得者阿尔伯特·圣捷尔吉所说：“生命只不过是一个寻找安息之地的电子”。
一些电子在寻找中找到了寒冷空旷的床铺。以产甲烷菌为例。这些细菌和古菌通过从氢气（H2）中剥离电子并将它们附着到二氧化碳（CO2）上，分几个步骤生成甲烷（CH4）和水（H2O）来维持生计。这听起来可能很容易，但二氧化碳不是一个容易接受的分子：它本身是稳定的，并且非常不情愿接受额外的电子。
这就是钼发挥作用的地方。或者更确切地说，可能发挥作用的地方，因为虽然钼在二氧化碳转化为甲烷的过程中发挥作用，但罗素提出的机制尚未在该特定反应中得到证实。罗素的论点归结为一个要点：钼可以缓解困难的电子转移，因为它通常不是只有一个，而是有两个电子可以释放。没有什么可以阻止钼将这些电子捐赠给两个不同的分子。通过这种方式，钼离子可以通过将其另一个电子捐赠给更愿意接受的受体，来补偿将一个电子强加给顽固的反对者（例如二氧化碳）的努力。
电子分叉之所以有效，是因为向下滚动的电子释放的能量被引导到将另一个电子“向上坡”推动。已知一些钼酶可以执行这种技巧，但没有人真正知道这种交叉电子转移在生物化学中有多么普遍。在去年发表的文章中，罗素和沃尔夫冈·尼奇克写道，电子分叉“是研究中一个古老但几乎被遗忘的朋友”。
有多古老？在罗素最近的论文（标题中带有“不可避免的”一词）中，他和他的团队认为与生命本身一样古老。先前对钼家族年龄的调查仅基于基因序列，并指向更近的起源。但是，裸露基因之间的比较可能会描绘出误导性的画面。基因序列之于蛋白质，就像食谱之于烹饪：浅显的描述缺乏质地和形式的微妙之处。这就是为什么罗素和他的同事比较了不同钼蛋白的三维结构。结构比序列更保守，这非常适合探索古代关系。
他们发现钼酶的根源很深。根据结构，大多数钼蛋白可以分为两堆：古菌和细菌的蛋白。生命中最古老的分裂。古菌是微生物，就像细菌一样，但它们的生物化学差异却像白天和黑夜。根据罗素的说法，钼蛋白在古菌和细菌中都存在，这意味着它们也存在于地球上所有生命的最后共同祖先中。他的结论：为了掌握新陈代谢的分子，包括电子爱好者和憎恨者，生命需要钼（和化学性质相似的钨）。
钼酶的古老起源真的证明钼的电子分叉对于生命的起源是“不可避免的”吗？不。当涉及到生命的最早起源时，一定程度的推测是不可避免的。“有时，你注定会出错，”罗素说。“我们试图接近真相，但我们必须面对我们不可能总是正确的事实。” 虽然钼可能不是我们起源的关键，但它仍然掌握着更大谜题的线索，一个微小的谜题本身。
罗素还有一个论点来说服我，钼确实掌握着生命、宇宙和一切的答案。在我们谈话快结束时，他问我是否读过《银河系漫游指南》。“钼的原子序数是42。” 我几乎可以听到电话另一端的笑容。
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失落之城由黛博拉·凯利（华盛顿大学）提供
钼晶体和立方体由Alchemist-hp提供。
叠加的钼酶来自参考文献。
参考文献
Schoepp-Cothenet, B., van Lis, R., Philippot, P., Magalon, A., Russell, M., & Nitschke, W. (2012). 生命起源中对过渡金属元素钼和/或钨的不可避免的需求 《科学报告》，2 DOI：10.1038/srep00263