生命起源的研究是要解释生命从何而来,然而其意义远不止追根溯源,还在于了解生命与环境、整体与部分、结构与功能的辩证关系,从而认识和阐明生命的本质。磷元素在生命起源与进化过程中起到了重要的催化与调控作用。丝组二肽是现代蛋白水解酶的前生源潜在模型,然而,早期地球环境下有效活性磷源是否可以促进丝组二肽的前生源合成?原始细胞膜在生命起源之初与蛋白、核酸之间有着重要的协同作用。那么,前生源环境下细胞膜前体是否对磷活化下的成肽、成核苷反应产生协同促进作用?上述两个基本科学问题,目前尚不清楚,缺乏系统的研究。因此,本论文主要针对以上两个问题展开研究,并主要取得了如下研究成果:一、基于HPLC-MS技术,在模拟的Lost City热液区的碱性水溶液以及海洋潮汐的干-湿循环条件下,以无机磷P3m及DAP活化的Phe、A/U及油酸（OA）反应体系为化学反应模型,研究脂肪酸膜前体对无机磷活化的成肽、成核苷酸反应的影响,发现:1)通过优化HPLC-MS分离、分析方法,鉴定出在模拟的Lost City热液区的碱性水溶液中,无机磷P3m活化Phe及核苷A反应,可以得到5’-aa-AMP的类似物酰胺-核苷酸aa-N-AMP,结合多维核磁谱图确定主产物峰为2’-Phe-N-AMP;2)在上述反应体系中引入油酸,没有检测到aa-N-AMP的生成,相对于没有油酸囊泡的参与的体系,油酸的引入对原料的转化反而不太有利;可能的原因是膜前体形成囊泡的pH条件（脂肪酸的pKa）与磷试剂活化氨基酸的条件（pH 11）不兼容;3)模拟海洋潮汐的干-湿循环条件下,研究膜前体油酸/辛酸对磷试剂P3m/DAP活化Phe、A生成寡聚核苷酸及寡肽的影响。通过SIPAL衍生化策略结合HPLC-MS技术,检测到反应体系中AMP和Phe2的生成,比对EIC峰面积发现脂肪酸的加入对成肽和核苷酸不利,并且饱和脂肪酸辛酸相比于长链不饱和脂肪酸油酸更为不利;4)建立1,2-环甘油磷酸酯和1,3-环甘油磷酸酯混合物的分离方法,鉴定出DIPP-Ser与甘油反应所得的主要膜前体产物是1,2-环甘油磷酸酯。总的来说,上述实验结果表明膜前体脂肪酸的pKa与P3m活化的最佳反应pH条件之间的兼容性对原始细胞膜协同作用的发挥至关重要。二、基于SIPAL衍生策略结合HPLC-MS技术,研究前生源冰冻环境下,无机磷试剂P3m“一锅法”活化丝氨酸和组氨酸及其他氨基酸的竞争成肽反应,并利用微波合成仪器加速反应加以佐证。研究发现:1)pH=11,-20℃冰冻的前生源模拟环境下,P3m“一锅法”活化Ser、His的自组装成肽反应体系以及80℃,2h微波辅助加速反应,都可以实现Ser-His/His-Ser等相关功能二肽的有效获得;2)在冰冻环境下,P3m“一锅法”活化Ser、His以及其他古老氨基酸（Ala/Asp/Pro）的竞争成肽反应体系中,有多种二肽产物生成,特别是Ser-His或者His-Ser、His-His在以上三组反应均可生成,并且His与其他氨基酸的成肽反应更为容易,Ser不易成肽;3)Ser/His反应体系中,第三个氨基酸的引入会对Ser-His/His-Ser的生成产生影响,Ala/Asp/Pro中,Asp的引入对于Ser-His和His-Ser的成肽效果优于Ala和Pro,说明Asp在Ser/His自组装成肽过程可能存在促进作用;4)在上述成肽反应体系中,针对Ser-His/His-Ser二肽的生成,除了 Ser-His/His-Ser混合物的生成外,还有少量Ser-His的差向异构体的检出,说明冰冻的前生源环境也存在氨基酸的消旋现象。本论文研究意义在于为无机磷活化下“核酸、蛋白、膜”三合一共起源模型提供有效的实验支持,证实无机磷磷活化下丝组二肽前生源合成路径,为功能小肽——丝组二肽作为蛋白水解酶的潜在进化雏形提供实验支持,从而帮助更好地理解磷在生命起源过程中的催化及调控作用。