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Enregistrement W4403186396 · doi:10.1021/acs.accounts.4c00196

From Catalysis of Evolution to Evolution of Catalysis

2024· article· en· W4403186396 sur OpenAlexfundno aff
Rotem Edri, Loren Dean Williams, Moran Frenkel‐Pinter

Notice bibliographique

RevueAccounts of Chemical Research · 2024
Typearticle
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueOrigins and Evolution of Life
Établissements canadiensnon disponible
Organismes subventionnairesAzrieli FoundationIsrael Science FoundationNuclear Safety and Security CommissionMinerva Foundation
Mots-clésCatalysisChemistryOrganic chemistry

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

The mystery of the origins of life is one of the most difficult yet intriguing challenges to which humanity has grappled. How did biopolymers emerge in the absence of enzymes (evolved biocatalysts), and how did long-lasting chemical evolution find a path to the highly selective complex biology that we observe today? In this paper, we discuss a chemical framework that explores the very roots of catalysis, demonstrating how standard catalytic activity based on chemical and physical principles can evolve into complex machineries. We provide several examples of how prebiotic catalysis by small molecules can be exploited to facilitate polymerization, which in biology has transformed the nature of catalysis. Thus, catalysis evolved, and evolution was catalyzed, during the transformation of prebiotic chemistry to biochemistry. Traditionally, a catalyst is defined as a substance that (i) speeds up a chemical reaction by lowering activation energy through different chemical mechanisms and (ii) is not consumed during the course of the reaction. However, considering prebiotic chemistry, which involved a highly diverse chemical space (i.e., high number of potential reactants and products) and constantly changing environment that lacked highly sophisticated catalytic machinery, we stress here that a more primitive, broader definition should be considered. Here, we consider a catalyst as any chemical species that lowers activation energy. We further discuss various demonstrations of how simple prebiotic molecules such as hydroxy acids and mercaptoacids promote the formation of peptide bonds via energetically favored exchange reactions. Even though the small molecules are partially regenerated and partially retained within the resulting oligomers, these prebiotic catalysts fulfill their primary role. Catalysis by metal ions and in complex chemical mixtures is also highlighted. We underline how chemical evolution is primarily dictated by kinetics rather than thermodynamics and demonstrate a novel concept to support this notion. Moreover, we propose a new perspective on the role of water in prebiotic catalysis. The role of water as simply a "medium" obscures its importance as an active participant in the chemistry of life, specifically as a very efficient catalyst and as a participant in many chemical transformations. Here we highlight the unusual contribution of water to increasing complexification over the course of chemical evolution. We discuss possible pathways by which prebiotic catalysis promoted chemical selection and complexification. Taken together, this Account draws a connection line between prebiotic catalysis and contemporary biocatalysis and demonstrates that the fundamental elements of chemical catalysis are embedded within today's biocatalysts. This Account illustrates how the evolution of catalysis was intertwined with chemical evolution from the very beginning.

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: aucune
Score de désaccord entre enseignants0,005
Score d'incertitude au seuil0,027

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0020,013
Communication savante0,0050,010
Science ouverte0,0020,004
Intégrité de la recherche0,0040,007
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,002

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,025
Tête enseignante GPT0,367
Écart entre enseignants0,341 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations13
Publié2024
Routes d'admission1
Résumé présentoui

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