生命起源化学过程研究获重大突破 地热热流推动分子分离和富集

科技日报记者 张梦然

《自然》3日发表的实验室研究发现，穿过岩石裂缝的热流，如火山或地热系统中的热流，能净化与生命的化学起源相关的分子。该研究可解释生命最初的基本成分如何从复杂的化学混合物中形成。

生物聚合物及其成分的形成，是地球生命起源的关键。不过，这些过程很难在实验室里复现。通常来说，这些复杂反应下形成的副产物数量，意味着生物相关基本成分形成的数量微乎其微。之前尝试设计的纯化方法因为特异性而受限，无法一次性分离各种分子。

德国路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学团队受地质现象启发，利用一种有极小裂缝的腔室，从由氨基酸、核碱基、核苷酸等化合物组成的复杂混合物中分离出了在生命起源前、与生命相关的50多种分子。地壳中可发现由类似裂缝构成的巨大网络，这些网络被认为在生命形成前在地球上大量存在。将这种混合物沿着温度梯度过滤，就能根据分子结构的细微差异，实现特异性分子的分离和富集。

实验结果表明，即使是适度的温差也足以分离和纯化多种生命起源前分子类型，包括2-氨唑和氨基酸，使其浓度分别提升10倍和3个数量级。浓度比或可通过扩大裂缝网络进一步提高，且被证明在各种温度、溶剂和pH值下都能成功。实验条件被证明能促进两种甘氨酸分子的偶联，这是多肽合成的起点，形成起始混合物5倍的浓度促进了这一过程。

这种方法的成功表明，自然形成的地热热流或在早期地球上推动了这种分离过程，并为研究生命起源所需的化合物提供了一种高效的形成方法。

总编辑圈点：

地球生命现象的发生，是无数宇宙事件中的一个奇迹。但地球因何成为生命的天选之地？可以说，是生物与环境的协同演化，使得蓝色星球成为了适宜生命居住的家园。生命起源迄今是科学界一个重要且复杂的课题，要想解开重重谜团，必须勘透由前生命过程到生命一步一步构建起的全过程。本文的研究正是如此——探究和刻画那些奇特的生物化学奥妙，慢慢揭开这层最神秘的面纱。