地球上第一個活細(xì)胞是如何誕生的

張佳欣

2024年11月19日07:58 | 來源：科技日報

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地球生命起源這一謎題自古以來便深深吸引著人類的好奇心。第一個活細(xì)胞究竟是如何誕生的？那些早期的原細(xì)胞又是如何演化出支撐細(xì)胞生存、進(jìn)而構(gòu)建復(fù)雜生物體的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)膜的呢？

據(jù)最新一期《自然·化學(xué)》雜志報道，美國加州大學(xué)圣迭戈分校團(tuán)隊在最新研究中給出了一個涉及兩種簡單分子間反應(yīng)的精妙解釋。

地球上的生命體系離不開脂質(zhì)膜。這一細(xì)胞結(jié)構(gòu)不僅為細(xì)胞內(nèi)部機(jī)制提供了庇護(hù)所，還是眾多生物反應(yīng)發(fā)生的平臺。脂質(zhì)由長鏈脂肪酸構(gòu)成，但在復(fù)雜生命形態(tài)出現(xiàn)前的數(shù)十億年間，地球上那些簡單的分子是如何一步步演化成最初的細(xì)胞膜的？

科學(xué)家推測，在地球早期，短鏈脂肪酸分子（其碳－碳鍵數(shù)量少于10個，而復(fù)雜脂肪酸鏈的碳－碳鍵幾乎是其2倍）極為豐富。然而，要形成囊泡，即容納細(xì)胞復(fù)雜機(jī)制的微小隔室，則需要更長的分子鏈。

盡管一些簡單的脂肪分子有可能獨(dú)立形成脂質(zhì)隔室，但這些分子需要非常高的濃度，而這種濃度，在生命起源前的地球上可能并不存在。

為了揭開這些最初脂質(zhì)膜形成的神秘面紗，團(tuán)隊從兩種簡單分子開始測試：一種是名為半胱氨酸的氨基酸；另一種是短鏈膽堿硫酯，這種硫酯與參與脂肪酸生化形成和降解的分子相似。

他們使用二氧化硅玻璃作為礦物催化劑，因?yàn)閹д姷牧蝓ж?fù)電的二氧化硅具有天然吸引力。結(jié)果顯示，在二氧化硅表面，半胱氨酸和硫酯自發(fā)反應(yīng)，形成了脂質(zhì)，進(jìn)而形成了穩(wěn)定到足以支撐生化反應(yīng)的類原細(xì)胞膜囊泡。而這一過程在較低濃度下即可實(shí)現(xiàn)。

科學(xué)家們表示，他們工作的重要部分就是揭示生命的第一次萌芽，以及物質(zhì)向生命的轉(zhuǎn)變?nèi)绾芜~出了第一步的�，F(xiàn)在，他們提供了一種可能的歷史演變路徑。