关于生命的起源：第一个细胞膜是如何形成的

没有什么问题比地球上生命的起源更让人类着迷了。第一批活细胞是如何产生的？这些早期的原始细胞是如何形成细胞茁壮成长和组装成复杂有机体所必需的结构膜的？加州大学圣地亚哥分校的一项新研究发现了一个涉及两个简单分子之间反应的合理解释。

　　

没有什么问题比地球上生命的起源更让人类着迷了。第一批活细胞是如何产生的？这些早期的原始细胞是如何形成细胞茁壮成长和组装成复杂有机体所必需的结构膜的？

加州大学圣地亚哥分校化学和生物化学教授尼尔·德瓦拉杰（Neal Devaraj）的一项新研究揭示了两个简单分子之间反应的合理解释。这项研究发表在《自然化学》杂志上。

地球上的生命需要脂质膜，这是细胞的一种结构，它容纳了细胞的内部力学，并作为许多生物反应的支架。脂质是由长链脂肪酸构成的，但在复杂生命存在之前，数十亿年前地球上的这些简单分子是如何形成第一批细胞膜的呢？

科学家们相信，在地球早期，含有少于10个碳-碳键的短脂肪链的简单分子（复杂的脂肪链的键数几乎是它的两倍）非常丰富。然而，具有较长链长度的分子是形成囊泡所必需的，囊泡是容纳细胞复杂机制的隔室。

虽然一些简单的脂肪分子有可能自己形成脂质室，但这些分子的浓度非常高，这在生命起源前的地球上可能不存在——那时地球上的条件可能适合生命生存，但还不存在。

“从表面上看，这似乎并不新鲜，因为脂质生产一直在酶的存在下发生，”德瓦拉杰说，他也是默里古德曼化学和生物化学的捐赠主席。“但在40多亿年前，还没有酶。然而，这些最初的原始细胞结构以某种方式形成了。如何?这就是我们试图回答的问题。”

为了解释这些最早的脂质膜，Devaraj的团队从两个简单的分子开始：一种叫做半胱氨酸的氨基酸和一种短链胆碱硫酯，类似于脂肪酸的生化形成和降解的分子。

研究人员使用二氧化硅玻璃作为矿物催化剂，因为带负电的二氧化硅被带正电的硫酯吸引。在二氧化硅表面，半胱氨酸和硫酯自发反应形成脂质，产生足够稳定的原细胞样膜囊泡，以维持生化反应。与没有催化剂的情况下相比，这种反应在较低的浓度下发生。

“我们正在做的部分工作是试图理解生命是如何在没有生命的情况下出现的。从物质到生命的转变最初是如何发生的？德瓦拉杰说。“在这里，我们为可能发生的事情提供了一种可能的解释。”