遗传密码控制着生物体生长及繁殖等生物学过程,因此遗传密码的起源问题自然而然成了生命起源研究中最基本的问题之一。在有关生命起源的化学和考古研究的基础上,Lost City热液区（pH 9～11）被认为是地球生命起源的潜在地点。值得注意的是,遗传密码只有在生物体合成肽过程中发挥作用,基于此,遗传密码起源或许与前生源多肽合成有着某种关联性。因此,基于磷酸盐三偏磷酸盐（Trimetaphosphate,P3m）调控前生源多肽合成,本论文将模拟Lost City热液区条件（温度、pH和压力）,进行以下三方面研究,具体内容如下:1)研究前生源多肽合成与遗传密码起源的关联性:前生源肽合成和遗传密码起源是有关生命起源研究的核心问题,而在冥古代环境中,它们是如何相互关联的问题仍然令人困惑。氨酰-腺苷酸（5’-aminoacyladenylates,5’-aa-AMP）是肽生物合成中的关键中间体,但其在前生源条件下的形成尚不清楚。在本论文中,通过模拟Lost City热液区碱性条件,以氨基酸、核苷以及三偏磷酸盐P3m为原料进行反应,反应液利用HPLC-ESI-HRMS进行检测,分析得到56种5’-aa-AMP的类似物,即酰胺-核苷酸（nucleotide amidate,aa-N-NMP,包括 aa-N-AMP、aa-N-GMP、aa-N-CMP和aa-N-UMP四类）。同时,在反应液中,还检测到相应氨基酸的二肽产物,且二肽的产量在不同核苷存在下有所差异。我们推测核苷是通过形成中间体aa-N-NMP来调控多肽的形成,即aa-N-NMP可能是遗传密码原始形式。该反应模型揭示了在潜在的前生源条件下,肽合成与遗传密码早期形式是具有一定相关性的。2)研究环二肽的前生源合成:环二肽,也被称为2,5-二酮哌嗪（2,5-diketopiperazines（DKPs））,是第一个被完全表征的简单肽。DKPs可以催化手性反应,同时也可以作为多肽合成的前体。生物化学的手性和前生源多肽合成是生命起源研究的核心问题。因此,我们有理由相信,DKPs可能在生命起源中发挥关键作用。然而,在潜在的前生源条件下,天然氨基酸如何通过缩合反应生成DKPs,目前尚不清楚。在本论文中,研究发现脯氨酸可以在三偏磷酸盐（P3m）碱性水溶液中形成环脯二肽Cyclo-Pro-Pro,产率可达97%。同时,在相同反应条件下,其他氨基酸可以与脯氨酸得到低产率的含脯氨酸环二肽Cyclo-Pro-aa（aa:氨基酸）。在这些DKPs形成过程中,P3m的作用是促进相应线性二肽的形成,不参与随后的环化过程。以上结果对了解DKPs在生命化学进化过程中的形成具有重要意义,且为其在化学进化过程中发挥作用提供了可能。3)研究高静水压对二肽合成的影响:前生源肽合成是有关生命起源研究的核心问题之一。许多研究认为,生命可能起源于具有高静水压的冥古代深海环境。然而,关于高静水压对前生源肽合成的性质研究很少被提及。在本论文中,实验结果显示,氨基酸形成二肽的产率随着压力升高而增加。同时,在相对较低反应温度条件下,其压力对二肽形成的促进作用更加明显。考虑到冥古代深海环境具有高静水压特性,在前生源肽合成时,高静水压可能发挥着关键作用。因此,在研究生命起源课题时,高静水压应该被考虑为重要因素之一。