一项新的推敲标明拳交 扩张，雨水可能通过在早期RNA结构周围酿成保护障蔽，匡助它们进化成复杂的生命样子。对于生命发祥的一个基本问题是，飘扬在原始汤汁周围的核糖核酸液滴是怎么变成咱们称之为细胞的受膜保护的生命包的。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院、休斯敦大学化学工程系和芝加哥生命发祥中心的一篇新论文标明，雨水可能在38亿年前匡助原生细胞周围酿成了一都网状墙，这是从轻捷的RNA珠过渡到总共细菌、植物、动物和东谈主类的要害一步。图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院/彼得-艾伦，第二湾使命室

当今，由芝加哥大学普利兹克分子工程学院（UChicago Pritzker School of Molecular Engineering）、休斯敦大学化学工程系和芝加哥大学化学系的推敲东谈主员构成的团队提议了一个贬责有贪图。

在发表于《科学进展》（Science Advances）的一项新推敲中，芝加哥大学PME博士后推敲员阿曼-阿格拉瓦尔（Aman Agrawal）和他的合著者（包括芝加哥大学PME名誉院长马修-蒂雷尔（Matthew Tirrell）和诺贝尔奖赢得者、生物学家杰克-斯佐斯塔克（Jack Szostak））展示了雨水是如安在38亿年前匡助原生细胞周围酿成网状墙的，这是从轻捷的RNA珠过渡到总共细菌、植物、动物和东谈主类的要害一步。

Tirrell 说："这是一个特有而新颖的不雅察恶果。"

休斯顿大学评释阿拉姆吉尔-卡里姆（Alamgir Karim）开首提议，雨水可能是原生细胞领先酿成时间的蒸馏水来源。图片来源：休斯顿大学

这项推敲顺心的是"凝华态液滴"--卵白质、脂类和 RNA 等复杂分子的自然分区。这种小液滴在水中的施展就像一滴食用油，永远以来一直被视为首个原细胞的候选者。但问题是。问题并不在于这些液滴不成在进化的要害智商--分子之间进行交换，而是它们交换得太好、太快了。

任何含有新的、潜在有效的生命前突变 RNA 的液滴都会在几分钟内与其他 RNA 液滴交换这种 RNA，这意味着它们很快就会变得相似。莫得分化，莫得竞争，这意味着莫得进化。这就意味着莫得生命。

"要是分子在液滴之间或细胞之间不间隔换，那么过不了多久，总共的细胞都会看起来相似，也就不会有进化，因为最终得到的是全都计议的克隆。"阿格拉瓦尔说。

芝加哥大学普利兹克分子工程学院博士后推敲员阿曼-阿格劳瓦尔与诺贝尔奖赢得者、芝加哥生命发祥中心的杰克-斯佐斯塔克（Jack Szostak）筹划他的凝华态液滴推敲。阿格拉瓦尔在休斯敦大学运行他的推敲，发轫并不知谈这项推敲对生命早期酿成可能产生的影响。图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院/约翰-都奇

生命的执行是跨学科的拳交 扩张，因此芝加哥大学芝加哥生命发祥中心主任斯佐斯塔克说，与芝加哥大学分子工程跨学科学院（UChicago PME）和休斯顿大学化学工程系伙同是很自然的。

"工程师推敲这类复合物的物理化学--以及更泛泛的团聚逝世学--仍是有很长一段工夫了。工程学院领有这方面的专科常识是兰质蕙心的，"Szostak 说。"当咱们推敲生命发祥这么的东西时，它是如斯复杂，有如斯多的部分，咱们需要有任何连系教训的东谈主来参与其中。"

本世纪初，斯佐斯塔克运行将 RNA 视为最早出现的生物材料。这贬责了永远以来困扰推敲东谈主员将DNA或卵白质视为最早生命分子的繁重。

"这就像鸡和蛋的问题。先有什么？"阿格拉瓦尔说。"DNA是编码信息的分子，但它不成施展任何功能。卵白质是扩充功能的分子，但它们不编码任何可遗传的信息。"

斯佐斯塔克等推敲东谈主员测度，RNA 最先出现，用阿格拉瓦尔的话说，它"包揽了一切"，卵白质和 DNA 在它的基础上冉冉进化。

阿格拉瓦尔说："RNA是一种分子，它和DNA相似，不错编码信息，但它也不错像卵白质相似折叠，因此也不错扩充催化等功能。"

RNA 可能是最早的生物材料。凝华态液滴可能是最早的原生细胞。含有早期样子 RNA 的凝华液滴似乎是下一个自然的智商。

三个共存的逍遥共胶体原胞的荧显豁微镜图像。原细胞含有长单链 RNA，差异用绿色、红色和蓝色荧光染料象征。莫得任何边幅混杂的快意标明，逍遥原细胞之间的 RNA 交换是受限制的。图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院/Aman Agrawal

直到斯佐斯塔克在 2014 年发表了一篇论文，给这一表面泼了一盆冷水，论文表示，共蒸液滴中的 RNA 交换速渡过快。

"咱们不错制造出多样不同类型的凝华液滴，但它们无法保合手各自的特色。它们常常会过快地交换 RNA 含量。这是一个永远存在的问题，"Szostak 说。"咱们在这篇新论文中展示的是，通过将这些凝华态液滴转动到蒸馏水中--举例雨水或任何类型的淡水--它们在液滴周围会酿成一种坚韧的皮肤，限制它们交换 RNA 含量，从而至少不错克服部分问题。"

尽管早期前生物分子和早期雨水的着实化学身分仍被工夫所淡忘，但芝加哥大学普利兹克分子工程学院博士后推敲员阿曼-阿格劳瓦尔（Aman Agrawal）的新论文笼统了这种调停是怎么发生的。阿格拉瓦尔说："自然化学原应许有些不同，但物理学旨趣不会改动。"图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院

阿格拉瓦在休斯顿大学攻读博士学位工夫，运行将凝华态液滴转动到蒸馏水中，推敲它们在电场作用下的行为。此时，这项推敲与生命发祥毫无相关；它仅仅从工程学的角度推敲迷东谈主的材料。

"工程师，尤其是化学和材料工程师，对于怎么主宰材料特色，如界面张力、带电团聚物的作用、盐分、pH 值限制等，都有很好的了解，"休斯顿大学 Alamgir Karim 评释说，他是前论文导师，亦然这篇新论文的资深合著者。"这些都是寰宇崇高行的'复杂流体'--念念念念洗发水和肥皂液--的要害方面"。

阿格拉瓦尔但愿在攻读博士学位工夫推敲凝华态的其他基本特色。这并不是卡里姆的推敲边界，但卡里姆几十年前曾在明尼苏达大学师从寰宇顶级群众蒂雷尔，蒂雷而其后成为芝加哥大学普利兹克分子工程学院的首创院长。

左起：诺贝尔奖赢得者、芝加哥生命发祥中心的杰克-斯佐斯塔克（Jack Szostak），芝加哥大学普利兹克分子工程学院博士后推敲员阿曼-阿格拉瓦尔（Aman Agrawal）和芝加哥大学普利兹克分子工程学院名誉院长马修-蒂雷尔（Matthew Tirrell）共同发表了一篇新论文，提议雨滴匡助飘扬在原始汤汁中的生物材料液滴酿成了第一代原细胞壁。图片来源：芝加哥大学普利兹克分子工程学院/John Zich

阿格拉瓦尔运用来自斯佐斯塔克的 RNA 样本发现，将共凝液滴转动到蒸馏水中会蔓延 RNA 交换的工夫，从几分钟蔓延到几天。这段工夫足以发生变异、竞争和进化。

"要是原细胞群对抗定，它们就会相互交换遗传物资，变成克隆体。这就不可能发生达尔文式的进化，"阿格拉瓦说。"关联词，要是它们能逍遥地抵御交换，从而填塞好地储存遗传信息，至少能储存几天，使基因序列发生突变，那么种群就能进化。"

领先，阿格拉瓦用去离子水作念实验，这种水是在实验室条款下净化的。这引起了期刊审稿东谈主的有趣，他们问要是前生物雨水酸性很强，会发生什么情况。

商用实验室用水不含任何混浊物，不含盐，pH 值为中性，在碱和酸之间达到好意思满均衡。简而言之，这种材料与真正寰宇的条款相去甚远。他们需要使用一种更像真正雨水的材料。

在使用执行雨水和历程转换以模拟雨水酸性的实验室用水进行的测试中，他们发现了计议的恶果。网格状的墙壁酿成了，创造了可能产生生命的条款。

2020 年代落在休斯敦上空的雨水的化学身分与地球酿成 7.5 亿年后的雨水不同，阿格拉瓦尔测试的原细胞模子系统亦然如斯。新论文阐发，这种在原细胞周围开发网状墙壁的要领是可行的，而况不错共同作用，将生命分子分离隔来，使推敲东谈主员比以往任何时候都更接近于找到一套正确的化学和环境条款，使原细胞得以进化。

阿格拉瓦说："在找到更符合的分子行为替代品之前，咱们用来构建这些原细胞的分子仅仅模子。"自然化学性质会有些不同，但物理学旨趣将保合手不变"。

编译自/ScitechDaily拳交 扩张