生命起源的关键谜题可能由能够分裂的原始细胞解答

生殖是如何在生命之初出现的问题长期困扰着生命起源研究人员。没有繁殖能力的活细胞既不能产生后代，也不能屈从于进化的压力，为它们所居住的环境选择“赢家”。一个新的模型表明，令人难以置信的基本“原始细胞”——甚至不能被定义为生命——可能已经出现，并产生了能够生长和分裂的子原始细胞。这个模型还没有进行测试，但如果成功，它可能有助于解开围绕生命化学起源的一个关键谜题。

细胞是一个复杂的分子机器，经过几代人的进化，得以执行许多功能。然而，对于一个能够进化的细胞来说，它必须能够在自然选择发生之前进行繁殖。那么第一批细胞是如何进化的呢?进化生物学家和其他人已经研究了各种简单的“原始细胞”，它们可能具有细胞的基本功能。约翰·霍尔丹和亚历山大·奥帕林在20世纪20年代独立提出了一个流行的观点，即由凝聚形成的微液滴——液体中静电驱动的相分离——可以提供无膜的微反应器，将必要的化学物质聚集在一起，防止它们扩散。最近，甚至有研究表明原始的原始细胞可能是掠食性的消耗其他的原始细胞，并用不幸的受害者的成分来强化自己。

然而，液滴通常不会再生:较大的液滴通过从过饱和的背景溶液中吸收物质或从较小的液滴中吸收物质而生长，从而导致减少在液滴的数量上。然而，在2015年，生物物理学家弗兰克·j德国德累斯顿马克斯普朗克复杂系统物理研究所的物理学家和他的同事们表明，由外部能量供应保持远离热力学平衡的液滴可以稳定地以平衡尺寸共存。在新的研究中，他们表明，在一定条件下，这种液滴可以分裂和生长。

研究人员在数学上模拟了一个悬浮在含有低能化学物质a的B的过饱和溶液中的任意化学物质B的液滴。B分解成a是自发发生的，而逆向反应需要外部能量来源——在早期的地球上，这可能是化学燃料、辐射或温度梯度，比如在海底热液喷口发现的温度梯度。在每个液滴内，B分解成A，而A溶解在背景流体中——这将减小液滴的大小。在液滴外部，A变成B, B被纳入液滴中，从而增加了液滴的尺寸。如果溶液适度过饱和，液滴根据过饱和程度达到稳定的平衡尺寸，表面张力使液滴保持球形。

新一代

然而，如果过饱和度太高，水滴变得太大，球形就会变得不稳定。j利歇尔解释说:“如果你在某个地方长出一座小山，因为更多的物质到达，山的顶端会比山谷吸收更多的降水，所以山比山谷长得更多。”液滴沿着一个轴延伸，最终分裂成两个或三个“子”液滴，这些“子”液滴更小，回到球形。这些子液滴也会从背景溶液中吸收B，并不断生长，直到最终变得不稳定并自我分裂，形成“孙女”液滴。为了验证这个想法，研究小组正在与实验学家进行讨论。

j利歇尔推测，在早期的地球上，携带rna的液滴可能是一种候选系统。“与化学反应相对应的是RNA的聚合和RNA降解成某些成分。然后必须提供RNA重新聚合的条件。j利切尔说，如果能找到复制RNA的合适反应，化学环境的自然变化可能会在液滴之间引入变异，使它们服从自然选择。他们还认为，液滴可能为细胞膜的进化提供了一条途径，因为两亲分子可能被自然地吸引到液滴表面。未来，研究人员希望创造出多种不同类型的相互作用的液滴:“人们可以想象不同类型的液滴共存，一种类型的液滴产生的分子需要在反应中产生第二种类型的液滴的材料，这样你就有了一种生态系统，”j利歇尔说。

进化生物学家威廉•马丁德塞尔多夫海因里希·海涅大学(Heinrich Heine University of d sseldorf)的教授主张生命起源于热液喷口的孔隙，他说:“我还不清楚，根据对大自然的观察，这可能是在模仿什么样的真正的生物系统。”“如果我们假设热液喷口提供了一个有机微室系统，并且这些微室收集了疏水性，那么当然可以想象，在疏水性相中可能存在这些液滴的特性，这可能是相关的。”谁知道呢。”