研究认为:地球生命崛起的推动力是气泡

参考消息网8月9日报道 美媒称,在地球上出现生命之前、也就是大约35亿年前,海洋是各种分子随机混杂的

参考消息网8月9日报道美媒称,在地球上出现生命之前、也就是大约35亿年前,海洋是各种分子随机混杂的地方。然后,不知怎么的,一些分子组合成了有秩序的DNA链、具备保护功能的细胞壁,以及能够让细胞存活并发挥功能的类似微小器官的结构。长期以来,分子如何形成这些组织结构的问题一直困扰着科学家。现在,德国慕尼黑大学的生物物理学家认为,他们找到了答案,那就是气泡。

据美国趣味科学网站8月6日报道,生命的出现不是一蹴而就的。先是早期的前体分子转变成生命的基本构件,如RNA、DNA、盐和脂质。然后,这些分子组织起来形成早期细胞。这些细胞再变成最初的单细胞生物。

慕尼黑大学的迪特尔·布劳恩对趣味科学网站记者说:“这是所有生命的基础。”

然而,布劳恩说,细胞要在原始地球上形成、开始复制并自行发展,所有的化学物质首先需要聚拢到一起。

在深海中(许多科学家认为生命起源于深海),脂质、RNA、DNA等分子或许一直都存在。但即使如此,它们太分散了,因而难以发生任何有趣的事情。

布劳恩说:“分子们迷路了。它们四散分布。凭它们自身不会发生相关反应。”

日本东京工业大学的化学家亨德森·克利夫斯告诉趣味科学网站记者,科学家都认为,某种力对于分子聚集并相互发生反应是必要的。研究人员只是在这种力究竟是什么的问题上存在分歧。

因此就要谈到气泡理论。

在地球的早期海洋中,到处都是气泡。炽热的深海火山喷射出冒着气泡的烟柱。这些气泡停留在多孔的火山岩上。这就是布劳恩和同事试图复制的环境。他们用多孔材料制造了一个容器。这种材料模仿了火山岩的质地。然后,他们依次将6种不同溶液注入该容器。每种溶液模拟生命形成过程中的一个不同阶段。一种代表早期阶段的溶液包含一种称为RAO的糖。RAO是构建核苷酸的必要物质。核苷酸是形成RNA和DNA的基本构件。代表较晚期阶段的其他溶液本身就包含RNA,以及形成细胞壁所必需的脂肪。

然后,研究人员在溶液的一端加热,在另一端对它进行冷却处理。他们是在制造所谓的“热梯度”。在存在“热梯度”的情况下,温度从一端到另一端逐渐变化,这同深海火山口附近的海水从热到冷逐渐变化相类似。

布劳恩说:“这就像一个微型海洋。”

在每种溶液中,温度变化迫使分子聚集到一起。它们受到在这种环境中自然形成的气泡的吸引。它们几乎立刻开始发生反应。

糖类形成了晶体。晶体为制造RNA和DNA核苷酸提供了一种构架。酸类物质形成了较长的链条。这朝形成复杂的类RNA分子又迈出了一步。最后,这些分子形成了类似简单细胞的结构。布劳恩说,基本上,细胞就是装在脂肪制成的口袋中的分子。这就是在他模拟的气泡表面发生的事:脂肪在RNA和其他分子周围形成包围圈。

布劳恩说,最令他和同事感到吃惊的是这些变化发生的速度——在不到30分钟的时间里就完成了。

不过,一些化学家对布劳恩的气泡是否能准确代表当时的原始环境感到怀疑。

例如,这个气泡实验是在很小的规模上进行的。这一点十分重要,因为这意味着,从一端到另一端的温度变化非常突然。克利夫斯说,在现实环境中,当时海洋中的“热梯度”要缓和得多。

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