研究認爲:地球生命崛起的推動力是氣泡

2019-08-09 14:46:02 參考消息網

參考消息網8月9日報道 美媒稱,在地球上出現生命之前、也就是大約35億年前,海洋是各種分子隨機混雜的地方。然後,不知怎麽的,一些分子組合成了有秩序的DNA鏈、具備保護功能的細胞壁,以及能夠讓細胞存活並發揮功能的類似微小器官的結構。長期以來,分子如何形成這些組織結構的問題一直困擾著科學家。現在,德國慕尼黑大學的生物物理學家認爲,他們找到了答案,那就是氣泡。

據美國趣味科學網站8月6日報道,生命的出現不是一蹴而就的。先是早期的前體分子轉變成生命的基本構件,如RNA、DNA、鹽和脂質。然後,這些分子組織起來形成早期細胞。這些細胞再變成最初的單細胞生物。

慕尼黑大學的迪特爾·布勞恩對趣味科學網站記者說:“這是所有生命的基礎。”

然而,布勞恩說,細胞要在原始地球上形成、開始複制並自行發展,所有的化學物質首先需要聚攏到一起。

在深海中(許多科學家認爲生命起源于深海),脂質、RNA、DNA等分子或許一直都存在。但即使如此,它們太分散了,因而難以發生任何有趣的事情。

布勞恩說:“分子們迷路了。它們四散分布。憑它們自身不會發生相關反應。”

日本東京工業大學的化學家亨德森·克利夫斯告訴趣味科學網站記者,科學家都認爲,某種力對于分子聚集並相互發生反應是必要的。研究人員只是在這種力究竟是什麽的問題上存在分歧。

因此就要談到氣泡理論。

在地球的早期海洋中,到處都是氣泡。熾熱的深海火山噴射出冒著氣泡的煙柱。這些氣泡停留在多孔的火山岩上。這就是布勞恩和同事試圖複制的環境。他們用多孔材料制造了一個容器。這種材料模仿了火山岩的質地。然後,他們依次將6種不同溶液注入該容器。每種溶液模擬生命形成過程中的一個不同階段。一種代表早期階段的溶液包含一種稱爲RAO的糖。RAO是構建核苷酸的必要物質。核苷酸是形成RNA和DNA的基本構件。代表較晚期階段的其他溶液本身就包含RNA,以及形成細胞壁所必需的脂肪。

然後,研究人員在溶液的一端加熱,在另一端對它進行冷卻處理。他們是在制造所謂的“熱梯度”。在存在“熱梯度”的情況下,溫度從一端到另一端逐漸變化,這同深海火山口附近的海水從熱到冷逐漸變化相類似。

布勞恩說:“這就像一個微型海洋。”

在每種溶液中,溫度變化迫使分子聚集到一起。它們受到在這種環境中自然形成的氣泡的吸引。它們幾乎立刻開始發生反應。

糖類形成了晶體。晶體爲制造RNA和DNA核苷酸提供了一種構架。酸類物質形成了較長的鏈條。這朝形成複雜的類RNA分子又邁出了一步。最後,這些分子形成了類似簡單細胞的結構。布勞恩說,基本上,細胞就是裝在脂肪制成的口袋中的分子。這就是在他模擬的氣泡表面發生的事:脂肪在RNA和其他分子周圍形成包圍圈。

布勞恩說,最令他和同事感到吃驚的是這些變化發生的速度——在不到30分鍾的時間裏就完成了。

不過,一些化學家對布勞恩的氣泡是否能准確代表當時的原始環境感到懷疑。

例如,這個氣泡實驗是在很小的規模上進行的。這一點十分重要,因爲這意味著,從一端到另一端的溫度變化非常突然。克利夫斯說,在現實環境中,當時海洋中的“熱梯度”要緩和得多。