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生命或源于石墨烯

生命是何時(shí)、何地、如何起源的，是生命科學(xué)的一個(gè)終極問題。有關(guān)生命起源的理論層出不窮，最近研究者在做材料的離子選擇性實(shí)驗(yàn)時(shí)，偶然發(fā)現(xiàn)石墨烯具有和生物細(xì)胞一樣的離子選擇性。因此，在實(shí)驗(yàn)室模擬了強(qiáng)酸性高鹽度的原始海洋條件，發(fā)現(xiàn)不同大小的單層石墨烯隨著溫度的變化會(huì)自發(fā)卷成一個(gè)個(gè)封閉的小管，或者包裹成為類似于細(xì)胞大小的囊泡。這些小管內(nèi)表面的螺旋結(jié)構(gòu)與DNA/RNA的螺旋夾角高度一致。中空的囊泡可以容納一些有機(jī)物質(zhì)，例如一小段肽鏈，能為脆弱的原始生命提供穩(wěn)定的保護(hù)場(chǎng)所。研究者還模擬原始大氣層中的高能輻射使石墨烯表面產(chǎn)生很多納米孔，這些孔對(duì)金屬離子具有高度選擇性，且選擇順序與細(xì)胞膜一致，這很可能就是細(xì)胞離子通道的原始模型。研究同時(shí)還發(fā)現(xiàn)，石墨烯表面對(duì)左旋氨基酸的親和力大于右旋氨基酸，而現(xiàn)代生物的肽鏈幾乎全是由左旋氨基酸組成。石墨烯表面能吸附多肽鏈，并可自發(fā)形成二級(jí)結(jié)構(gòu)。這意味著石墨烯或許能激活肽鏈變?yōu)榈鞍踪|(zhì)。蛋白和核酸如果都能從石墨烯環(huán)境中合成的話，那就意味著蛋白與DNA/RNA沒有先后關(guān)系，這兩種物質(zhì)很有可能同時(shí)大量存在于原始地球中，一起相互作用，演變?yōu)樯?。基于這一理念，研究者提出了一種全新的生命起源理論，認(rèn)為生命起源于石墨烯：原始的海洋中，核酸和蛋白同時(shí)起源于石墨烯表面，混合纏繞在一起；這種混合大量的存在于原始的海洋中，隨著石墨烯囊泡的出現(xiàn)，包入其中，互相作用，從而演變?yōu)樯?。而現(xiàn)有的各種生命也不是從最為簡(jiǎn)單的生物進(jìn)化而來，因?yàn)樵己Ｑ蟀写罅康母鞣N各樣的RNA，這些相同或類似的結(jié)構(gòu)各自發(fā)育進(jìn)化，從而演變?yōu)楝F(xiàn)有的大千世界。（Scientific Reports 2015，5：10258）

最完整的生命樹

地球上所有的生命都是一個(gè)大家族，源自同一個(gè)祖先，隨著時(shí)間的推移和環(huán)境的變化不斷繁衍演化。由于歷時(shí)久遠(yuǎn)，且過程復(fù)雜，很多現(xiàn)生生物之間的親緣關(guān)系已經(jīng)變得模糊不清，想知道一匹馬與一條鯨魚，或是一只變形蟲的親緣關(guān)系，并不容易。最近，研究者利用新發(fā)布的"開放生命之樹"，將超過500類不同生物體的系譜圖編織在一起，從而創(chuàng)造了一棵涵蓋230萬個(gè)物種的"超級(jí)樹"。這樣，對(duì)于生物學(xué)中研究的任何事物，我們都能夠在這棵生命之樹上找到它們自己的位置。（PNAS2015，112：12764-12769）

家豬的馴化史

豬肉是大多數(shù)中國(guó)人最重要的肉類食物來源，但豬是如何被馴化的呢？幾千年前人們逐漸馴化了野生動(dòng)物，并讓其服務(wù)于農(nóng)業(yè)。一直以來的假設(shè)是，馴化需要把一個(gè)小種群永久性地從野生種群中隔離開來。近期，研究者研究了超過600只來自歐洲和亞洲的家豬和野豬的遺傳數(shù)據(jù)。結(jié)果顯示，歐洲家豬來自于小亞細(xì)亞家豬，而歐洲家豬同時(shí)也和歐洲野豬共享了很大一部分DNA。研究者測(cè)試了多個(gè)演化模型后發(fā)現(xiàn)最合理的解釋是，歷史上家豬一直在和野豬雜交，因此歐洲家豬品種中混雜了許多野豬種群的遺傳信息，包括一些可能已經(jīng)滅絕的野豬種群。（Nature Genetics 2015，47：188-189）