岩石中的孔隙气泡或地球早期生命的摇篮

最近，德国研究人员在生命起源的相关研究方面取得了新的进展。他们开发了模拟早期地球火山活动的非平衡环境，验证了受热岩石孔隙中的气泡可以驱动凝聚层液滴的生长、融合、分裂和选择，为早期地球上无膜凝聚层液滴的演化提供了令人信服的场景。相关论文于6日发表于《自然化学》杂志。

35亿年前，地球早期生命从何而来，又是如何形成的？这个问题对科学家来说一直是个谜。生命起源的环境是研究者寻求突破的方向。地球上最早的细胞出现的一个基本前提是它们能够形成隔间并进一步发展以实现最初的化学反应。无膜凝聚液滴被认为非常符合原始细胞的描述。它们具有分裂、浓缩分子和支持生化反应的能力，但科学家尚未证明这些液滴是如何进化来促进地球上的生命的。

早在2018年，德国马普分子细胞生物学与遗传学研究所的Dora Tang研究团队就发现，简单核糖核酸(RNA)在无膜液滴中具有活性，为生命的发育提供了合适的化学环境。但是，当时的实验是在简单的水环境中进行的，不是一个可以分割和连续生长的环境。因此，研究团队与慕尼黑大学系统生物物理学教授迪特布劳恩合作。布劳恩的团队开发了一种不平衡的环境，在这种环境中，多种反应可以同时发生，细胞可以进一步发育。

联合研究小组开发的环境代表了早期地球上的一种可能情况，即火山活动附近水中的多孔岩石被部分加热。在实验中，研究人员利用带气泡的含水孔隙和冷热两极的温度梯度来观察原始细胞是否会进一步分裂和发育。

在实验中，研究人员不仅观察到分子和原始细胞迁移到空气-水界面，便于糖、氨基酸和RNA形成更大的原始细胞，还观察到原始细胞可以分裂和解体。这些结果可能是早期地球无膜原始细胞生长和分裂的机制。此外，还发现岩石加热孔隙中的气泡扰乱了凝聚层中原始细胞的分布，促进了凝聚层中液滴的生长、融合、分裂和选择。由于热梯度，形成了几个具有不同化学成分、尺寸和物理性质的原始细胞。因此，这种环境下的热梯度可能是无膜原始细胞的进化选择过程。

复合凝聚液滴是模拟和研究早期地球上第一个原始细胞的合适模型。凝聚层中原始细胞的融合、分裂和维持对于分隔分子的进化非常重要。研究人员总结道：“这项工作首次表明，受热岩石孔隙中的气泡可能是早期地球上形成无膜凝聚液滴的决定性场景。未来的研究可以进一步调查生命起源的可能环境和条件。”