生命起源的難題解決了？

羅伯特·F.+瑟威斯+康琳

地球生命的起源是一組悖論。為使生命得以開始，就必須有遺傳分子——類似DNA或RNA的物質(zhì)——能夠按照藍(lán)圖來制造蛋白質(zhì)，也就是生命的主力分子。但是現(xiàn)代細(xì)胞無法在沒有蛋白質(zhì)的幫助下自己復(fù)制DNA與RNA。更讓人頭疼的是，沒有哪個分子能夠在沒有脂肪脂類的情況下獨(dú)自完成任務(wù)，脂肪脂類能夠提供細(xì)胞膜來保存細(xì)胞內(nèi)的物質(zhì)。在另一個“雞與蛋”的復(fù)雜謎題中，以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)的酶（通過遺傳分子編碼）是合成脂類的必要物質(zhì)。

現(xiàn)在研究人員聲稱他們可能已經(jīng)解決了這些悖論?；瘜W(xué)家報(bào)告了早期地球上富含的一對簡單化合物，它們能夠產(chǎn)生簡單反應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)，生成三類主要的生物分子核酸、氨基酸和脂類。這也是早期生命形成必需的物質(zhì)。雖然這項(xiàng)新研究不能證明生命是如何開始的，但最終可能有助于解釋現(xiàn)代科學(xué)中最深奧的謎團(tuán)之一。

“這是一篇非常重要的論文?！苯芸恕そB斯塔克說道，“它首次提出了幾乎所有的生命基本構(gòu)建模塊都能被集合到同一個地質(zhì)環(huán)境中的場景?！彼遣ㄊ款D馬薩諸塞州總醫(yī)院的分子生物學(xué)家和生命起源研究者，并未參與目前的研究。

長期以來，科學(xué)家各自鼓吹自己最愛的生物分子最初形成的場景。例如“RNA世界”的支持者認(rèn)為，RNA可能是分子形成的先鋒，它不僅能攜帶遺傳信息，還可以作為類似蛋白質(zhì)的化學(xué)催化劑加速某些反應(yīng)。而“代謝第一”支持者認(rèn)為，是簡單的金屬催化劑而非高級的蛋白質(zhì)酶創(chuàng)造了有機(jī)構(gòu)建模塊的“湯”，使其他生物分子得以形成?！癛NA世界”假說在2009年取得了很大進(jìn)展。由英國劍橋大學(xué)約翰·薩瑟蘭領(lǐng)導(dǎo)的化學(xué)家團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，他們發(fā)現(xiàn)相對簡單的前體化合物乙炔和甲醛可以經(jīng)過一系列反應(yīng)，生成RNA4個核苷酸構(gòu)建模塊中的兩個。這顯示出了一條在不需要酶的情況下，RNA如何在

“原始湯”中自主形成的合理路徑。然而批評者指出，乙炔和甲醛仍然是有些復(fù)雜的分子，這仍會引出它們到底從何而來的問題。

在當(dāng)前的研究中，薩瑟蘭和他的同事著手反向研究這些化學(xué)物質(zhì)，試圖找到一條用更簡單的原料形成RNA的路徑。他們成功了。在2015年的《自然化學(xué)》雜志中，薩瑟蘭的團(tuán)隊(duì)報(bào)告稱可以只用氰化氫（HCN）、硫化氫（H2S）和紫外線UV）光形成核酸前體。薩瑟蘭說，更重要的是產(chǎn)生核酸前體的條件也可以生成制造天然氨基酸和脂類的原料。這意味著這一系列反應(yīng)可以同時(shí)產(chǎn)生大部分的生命構(gòu)建模塊。

薩瑟蘭的團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，早期地球的環(huán)境對那些反應(yīng)十分有利。在地球歷史最初的幾億年中，富含氰化氫的彗星像雨點(diǎn)一樣不斷下落，撞擊產(chǎn)生的能量也足夠?qū)?、碳和氮合成氰化氫。薩瑟蘭說，硫化氫同樣被認(rèn)為在早期地球上十分普遍，也包括能夠推動反應(yīng)進(jìn)行的紫外線輻射，以及起到催化作用的金屬礦物質(zhì)。

即便如此，薩瑟蘭還是警告說，這些反應(yīng)本可以使生命構(gòu)建模塊中的每一部分都各不相同——例如需要不同的金屬催化劑——但它們極有可能并不會都在同一地點(diǎn)發(fā)生。他說，化學(xué)和能量的細(xì)微變化更有可能在不同的地方優(yōu)先形成某些生命構(gòu)建模塊，例如氨基酸或脂類?！坝晁畷⑦@些化合物沖到一片公共池塘里?！贝鞣颉さ夏f，他是加州大學(xué)圣克魯茲分校的生命起源研究者，并未參與此項(xiàng)研究。

生命之火會在這片池塘里點(diǎn)燃嗎？這個細(xì)節(jié)幾乎肯定已經(jīng)淹沒在歷史長河中了。但這一想法及其背后的“合理的化學(xué)反應(yīng)”值得我們用心思考?！斑@個綜合場景提出了許多問題，”紹斯塔克說，“我確信未來還得討論一段時(shí)間?！?