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一个与生命起源有关的悖论终于得到了解决

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当Caitlin Cornell低头看显微镜时,她看见黑色的背景下浮现出一些大大的明亮斑点。它们就像微缩的太阳,在深色的太空幕布下闪耀着光芒。Conell回忆起把这些斑点展示给她的导师Sarah Keller时的兴奋,那时她们意识到,这些斑点或许能解开一个长久以来与生命起源有关的困惑。

生物细胞尽管千变万化,但所有的这些生物细胞都包含三个基本元素:能编码信息、且能被复制的分子,即DNA以及相对简单的RNA;能执行重要任务的蛋白质分子;能将它们全部包裹起来的由脂肪酸构成的膜。在很久很久以前,在动植物甚至细菌都还未出现的时候,所有的生命前体(即原始细胞)很可能就都有这三个部分:RNA、蛋白质、细胞膜。

细胞膜是至关重要的存在。如果没有它们来约束其他分子,那么这些分子就会四处飘散,最后什么也不落下。而细胞膜把它们集中了起来,将一个由无序的化学物质组成的无生命世界转变成了一个充满了形形色色的生命的世界,而创造出这些“隔间”是生命出现的关键。

早期的细胞膜是由脂肪酸构成的,脂肪酸分子看起来点像棒棒糖,它们有着圆圆的头和长长的尾,头部亲水,尾部疏水。因此,当它们与水相遇时,就会自我组装成空心的球体,疏水的尾部指向内部,而亲水的头部露在表面。这些球体可以包裹住RNA和蛋白质,形成原始细胞。这样一来,脂肪酸就能自动地创造出生命出现所必需的细胞隔间。

但这一切似乎美好得令人难以置信,因为生命最初是出现在海洋中的,而海水中的盐会对脂肪酸球体的稳定性带来灾难性的破坏;此外,镁和铁等内离子还会导致球体的坍缩;但早期原生细胞的另一个关键成分RNA是需要这些离子的。这样一来,问题就出现了:当生命起源所需的隔间会被当时的环境以及生命赖以生存的物质摧毁时,生命最初又是如何产生的呢?

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