又一人类起源谜题被揭开!真相令人震惊
一组来自日本 广岛大学 的科学家在一项有关生命起源的研究中,找到了生命的化学进化阶段中在化学和生物学之间缺失的一环 。不过,缺失的环节 并不是新发现的化石 ,而是一种微小的、可自我复制的 凝聚状液滴(coacervate droplet,CD) ,它代表着化学向生物学的演变。该发现发表在 9 月 24 日的 Nature Communications 上。
大约100 多年之前, Oparin 和 Haldane 独立提出了生命起源的 化学进化假说 ,认为 生命最初起源于简单的小分子形成大分子,再由这些大分子形成了可以增殖的 分子组装体 。然而,从小分子行成的大分子如何形成能够 增殖的分子组装体 一直是一个未知数,这个谜已经存在了大约一百年 。它一直是 生命起源中化学和生物学之间缺失的一环 。
像许多研究人员一样,日本的这些科学家最初也认为这归结于环境:这些成分在高压和高温下形成,然后冷却到对生命更友好的条件下 。然而,后来他们探讨了其他的可能性!
他们认为,在实验室中构建原始细胞模型,这是一种表现生命基本特性的人工超分子系统,将是确定生命起源途径的重要一步 。于是,研究人员从氨基酸衍生物中设计并合成了一种新的前生命单体—— 氨基酸硫酯,作为原始细胞自组装的前体。当在常压下加入室温水中时, 氨基酸衍生物会聚合,排列成 肽,然后自发形成 液滴。液滴由有机分子通过 液-液相分离 (liquid–liquid phase separation,LLPS) 形成,其形成的方式就像油和水在合适的条件下自发形成液滴的方式一样 。
当提供更多 氨基酸硫酯 时, 液滴 的大小和数量都会增加。通过自动催化自我复制,通过定期添加单体, 液滴 经历了稳定的生长 - 分裂周期 。研究人员还发现,这些 液滴 可以浓缩 核酸——遗传物质——如果它们表现出这种功能,它们就更有可能抵抗外部刺激而存活下来。
日本科学家得到的可以增殖的 肽液滴
因此,在生命起源期间,基于 液滴 的原始细胞可以作为‘化学’和‘生物学’之间的联系, 这项研究可能有助于解释原始地球上第一批生物是如何出现的 。
研究人员计划继续研究从氨基酸衍生物到原始活细胞的进化过程,并改进他们的平台以验证和研究生命的起源和持续进化 。