几乎所有生物体共享一个共同的遗传密码，这是一种复杂的系统，通过它，遗传信息转化为蛋白质，而蛋白质是生命必不可少的。最近的研究表明，我们目前对这一密码演化的理解可能是不准确的。
尽管存在令人难以置信的多样性，几乎每一种生命形式——从细菌到蓝鲸——都使用相同的遗传密码。这个密码的起源和发展引发了科学家们的广泛争论。
亚利桑那大学遗传学研究生跨学科项目的博士候选人Sawsan Wehbi对这一长期存在的问题进行了新颖的探讨。她的研究结果提供了有力的证据，表明广泛接受的关于普遍遗传密码发展的模型需要重新评估。Wehbi是发表在期刊PNAS上的一项研究的第一作者，该研究质疑了关于氨基酸序列——遗传密码的基本组成部分——的普遍观点。
研究的高级作者、亚利桑那大学生态学与进化生物学教授Joanna Masel解释说：“遗传密码是一个卓越的系统，其中由四种核苷酸构成的DNA或RNA序列被用来创建由20种不同氨基酸组成的蛋白质序列。这个过程复杂得让人困惑，而我们的密码表现得出乎意料地好。它似乎经过了几个阶段的演化。”
研究表明，早期生命形式更倾向于较小的氨基酸分子，而不是较大、较复杂的氨基酸，后者是在后期纳入的。此外，结合金属的氨基酸被发现是在比之前认为的早得多的时候被添加到密码中的。研究人员还得出结论，当前的遗传密码可能是在几个不再使用的早期密码之后发展而来的。
作者们认为，现有的对这一密码演化的理解是误导性的，因为它更多地基于误导性的实验结果，而不是进化证据。传统基因密码演化理论的一个主要因素是1952年著名的Urey-Miller实验，该实验旨在重现早期地球的条件，这被认为对生命的出现至关重要。
尽管这个实验成功地演示了生命的基础构建块，包括氨基酸，可以通过简单的化学过程从无生命物质中形成，但其结论受到了质疑。例如，尽管早期地球上硫元素丰富，但它未能生产任何含硫的氨基酸。这导致了假设，认为含硫氨基酸是在很晚的时候才进入密码的，这一结论并不令人意外，因为硫并没有包含在实验的设置中。
共同作者、亚利桑那大学月球和行星实验室的行星科学与宇宙化学的Regents教授Dante Lauretta表示，早期生命的富硫成分对天体生物学有重要意义，尤其是在理解外星环境的宜居性和潜在生物标志方面。
他说：“在像火星、恩克拉多斯和欧罗巴这样的行星上，硫化合物是常见的，这些发现可以通过强调相似的生物地球化学循环或微生物过程来指导我们对生命的寻找。这样的洞见可能会增强我们对生物标志的标准，促进我们发现那些在富硫环境中茁壮成长的生命形式。”
研究团队采用新分析方法检查跨越进化谱系的氨基酸序列，追溯到LUCA，即最后的普遍共同祖先，据信存在于约四十亿年前，代表了地球上所有现存生命形式的共同祖先。与以前研究整个蛋白质序列不同，Wehbi和她的同事们专注于蛋白质域，即较短的氨基酸序列。
Wehbi解释说：“可以把蛋白质想象成汽车，而域则像轮子。域是可以在许多不同‘汽车’中使用的功能部件，轮子比汽车本身存在的时间更长。”
为了确定特定氨基酸何时可能被纳入遗传密码，研究人员使用统计分析工具比较了LUCA及更早的蛋白质序列中每种氨基酸的存在。出现在古老序列中的氨基酸可能是早期出现的，而LUCA的序列缺乏后来添加的氨基酸，但当较不古老的蛋白质序列出现时是可以获取的。
研究人员识别了超过400个追溯到LUCA的序列家族，其中超过100个在更早的时期就存在并在LUCA之前多样化。有趣的是，这些早期序列包含了更多具有芳香环结构的氨基酸，如色氨酸和酪氨酸，尽管这些氨基酸是我们当前密码的晚期添加。
Masel指出：“这为我们提供了关于早期遗传密码的线索，这些密码在我们的密码之前出现并已随时间的推移而消失。早期生命似乎更喜欢环状结构。”
