生命起源的代谢理论认为，无机催化剂能够使自组织化学前体进入新陈代谢途径，包括制造遗传分子的途径。最近，这一观点已经得到了许多核心代谢途径的无酶实验支持，而关于核糖核苷酸的无酶生物合成途径仍不明确。法国斯特拉斯堡大学超分子科学与工程研究所的Joseph Moran教授课题组开发了由天冬氨酸开始的嘧啶碱基无酶生物合成法。并且作者推测早期生命体的嘧啶碱基生物合成可能并非从无到有，而是简单地改进了已有的无酶反应方法。同时该工作是将生命起源的代谢理论与以遗传分子为中心的遗传理论结合起来的有效实验证据。

目前关于生命起源的理论认为其化学起源主要包含“遗传优先”和“代谢优先”两种假设。其中，“遗传优先”认为遗传物质的产生与生命体的生物合成无关，可以由前生命世界中的简单化学结构分子化学合成直接产生相关底物，并为后续的自组织反应形成遗传分子提供前体，再发生代谢和进化的过程。而“代谢优先”则认为生命的起源通过矿物、粘土和金属等催化化学反应发生，进而形成一个自我催化、自我复制的自组织反应循环，最终产生原始代谢循环，进化得到遗传分子。因此，解读前生命世界中的化学合成过程最核心的问题是自组织化学反应的具体条件，从而推测更倾向于哪种假设。

核糖核苷酸一般由两种生物方法合成：RNA降解后回收再利用的挽救途径，或者由氨基酸、单碳原子化合物及磷酸出发的从头合成途径。在之前的研究中，核糖核苷酸的从头合成由天冬氨酸（ASP）与氨甲酰磷酸（CAP）反应生成氨甲酰天冬氨酸（CAA），之后CAA通过二氢乳清酸合成酶脱水环化生成二氢乳清酸（DHO）；在二氢乳清酸脱氢酶的催化下，DHO被氧化成乳清酸（ORO），进一步与磷酸核糖基焦磷酸盐（PRPP）偶联生成典型的嘧啶核糖核苷酸（图1）。

因此，作者开发了一种在无酶条件下，通过ASP和CAP从头合成尿嘧啶的方法。首先，作者优化了ASP与CAP反应产生CAA的反应条件，并通过核磁共振氢谱（¹H NMR）成功进行量化（其中二甲基砜DMS为定标峰），CAA的最高产率为77%。而在通过CAA合成DHO的反应中，无酶催化的条件下DHO产率较低，并且在酸性条件下CAA倾向于生成5-醋酸乙内酰脲（HAA）。因此，作者筛选了金属离子对反应选择性的影响。实验结果表明，铜离子对DHO的选择性高于HAA。接下来作者对DHO氧化为ORO的反应条件进行了探究。实验结果表明，二氧化锰和过氧化氢均为良好的氧化剂，在不同pH条件下均提高了ORO的产率（较之前的紫外照射方法），并且二氧化锰条件下获得了2%的尿嘧啶。同时作者也研究了金属离子对氧化反应的影响。实验结果表明，金属离子抑制了过氧化氢条件下的氧化反应，导致ORO产率骤降。而在二氧化锰的条件下，金属离子如铜离子显著提高了ORO的产率，并同样获得了尿嘧啶。因此，铜离子可以对无酶条件下的环化和氧化过程产生影响。此外，作者探究了HAA是否可以在相似条件下转化为ORO。实验结果表明，在过氧化氢条件下，HAA不会被氧化，而二氧化锰条件则会生成尿嘧啶。再对二氧化锰条件的HAA氧化反应体系用氢氧化钠处理后，HAA转化生成了11%的ORO，同时水解为CAA（图2）。

最后，作者尝试通过一锅法合成嘧啶碱基。首先以CAA作为起始原料，在盐酸及铜离子条件下反应16 h进行环化，再通过二氧化锰进行氧化16 h，最后用氢氧化钠处理3 h。通过NMR对反应进行量化，该一锅法反应生成了1%的尿嘧啶以及13%的ORO。此外，在NMR谱图中也观察到了HAA的生成，因此两条合成路径在一锅法反应中同时发生。作者还尝试了在一锅法合成中，使用ASP和CAP（1比2）作为原料，在pH 8及60℃条件下加热进行取代反应16 h（此处正文中将CAP错写成CAA），后直接在盐酸及铜离子条件下反应16 h进行环化，再通过二氧化锰进行氧化16 h，最后用氢氧化钠处理6 h。同样通过NMR谱图进行量化，该反应最终得到1%的ORO以及14%的CAA。（图3）。

综上所述，作者开发了一种以CAP和ASP为原料，通过无酶催化的生物合成方式获得嘧啶碱基的方法，并对该方法的反应条件进行了优化，可能符合前生命世界的特殊环境。因此，在进化出酶催化该反应之前，反应可能已经可以发生，且可以通过两条平行反应途径（分别以DHO和HAA为中间产物）获得相同终产物。该方法也为“代谢优先”这一假设提供了实验证据。此外，该方法也被认为是将遗传分子结合至生命起源中自组织代谢循环的初步实验证明，为进一步研究自组织化学反应提供依据。