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——能夠按照藍圖來制造蛋白質，也就是生命的主力分子。但是現代細胞無法在沒有蛋白質的幫助下自己復制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自完成任務，脂肪脂類能夠提供細胞膜來保存細胞內的物質。在另一個“雞與蛋”的復雜謎題中，以蛋白質為基礎的酶（通過遺傳分子編碼）是合成脂類的必要物質。

現在研究人員聲稱他們可能已經解決了這些悖論。化學家報告了早期地球上富含的一對簡單化合物，它們能夠產生簡單反應的網絡，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。雖然這項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代科學中最深奧的謎團之一。

“這是一篇非常重要的論文。”杰克·紹斯塔克說道，“它首次提出了幾乎所有的生命基本構建模塊都能被集合到同一個地質環境中的場景。”他是波士頓馬薩諸塞州總醫院的分子生物學家和生命起源研究者，并未參與目前的研究。

長期以來，科學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的化學催化劑加速某些反應。而“代謝第一”支持者認為，是簡單的金屬催化劑而非高級的蛋白質酶創造了有機構建模塊的“湯”，使其他生物分子得以形成。“RNA世界”假說在2009年取得了很大進展。由英國劍橋大學約翰·薩瑟蘭領導的化學家團隊報告說，他們發現相對簡單的前體化合物乙炔和甲醛可以經過一系列反應，生成RNA4個核苷酸構建模塊中的兩個。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雜的分子，這仍會引出它們到底從何而來的問題。

在當前的研究中，薩瑟蘭和他的同事著手反向研究這些化學物質，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》雜志中，薩瑟蘭的團隊報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可以同時產生大部分的生命構建模塊。

薩瑟蘭的團隊認為，早期地球的環境對那些反應十分有利。在地球歷史最初的幾億年中，富含氰化氫的彗星像雨點一樣不斷下落，撞擊產生的能量也足夠將氫、碳和氮合成氰化氫。薩瑟蘭說，硫化氫同樣被認為在早期地球上十分普遍，也包括能夠推動反應進行的紫外線輻射，以及起到催化作用的金屬礦物質。

即便如此，薩瑟蘭還是警告說，這些反應本可以使生命構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發生。他說，化學和能量的細微變化更有可能在不同的地方優先形成某些生命構建模塊，例如氨基酸或脂類。“雨水會將這些化合物沖到一片公共池塘里。”戴夫·迪莫說，他是加州大學圣克魯茲分校的生命起源研究者，并未參與此項研究。

生命之火會在這片池塘里點燃嗎？這個細節幾乎肯定已經淹沒在歷史長河中了。但這一想法及其背后的“合理的化學反應”值得我們用心思考。“這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間。”