生命或起源于“表面凝膠”？新研究提出全新假說(shuō)

一項(xiàng)由日本、馬來(lái)西亞、英國(guó)和德國(guó)科研人員組成的國(guó)際團(tuán)隊(duì)近日提出一種關(guān)于生命起源的新框架，認(rèn)為早期附著在固體表面的“黏性凝膠”結(jié)構(gòu)，可能為生命從無(wú)機(jī)化學(xué)向有機(jī)體系的躍遷提供了關(guān)鍵環(huán)境。相關(guān)成果已發(fā)表于期刊《ChemSystemsChem》。

生命起源一直是科學(xué)界最難解的謎題之一，由于無(wú)法直接回溯地球最初生命形成的瞬間，研究者只能在化學(xué)、物理和地質(zhì)學(xué)約束下構(gòu)建合理場(chǎng)景。此次研究的共同通訊作者、廣島大學(xué)教授Tony Z. Jia指出，現(xiàn)有諸多理論多聚焦于生物分子和生物聚合物的功能，而該團(tuán)隊(duì)提出的框架則將“凝膠”的角色納入生命起源討論的核心位置。

研究團(tuán)隊(duì)提出所謂“前生物凝膠優(yōu)先”（prebiotic gel-first）模型，設(shè)想在細(xì)胞出現(xiàn)之前，地球早期環(huán)境中存在大量附著于巖石、礦物或其他固體表面的凝膠狀基質(zhì)，這些黏稠、半固體結(jié)構(gòu)在形態(tài)上類似于現(xiàn)代常見(jiàn)的微生物生物膜。研究者結(jié)合軟物質(zhì)化學(xué)與當(dāng)代生物學(xué)的相關(guān)發(fā)現(xiàn)，認(rèn)為這些原始凝膠為早期復(fù)雜化學(xué)體系提供了必要的空間結(jié)構(gòu)與基本功能。通過(guò)在局部區(qū)域捕獲并組織分子，這類前生物凝膠有望實(shí)現(xiàn)分子的富集、選擇性滯留以及對(duì)環(huán)境變化的緩沖，從而克服前生命化學(xué)中的若干關(guān)鍵障礙。

在這樣的凝膠環(huán)境中，簡(jiǎn)單的化學(xué)體系可能逐步演化出類似原始代謝和自我復(fù)制的行為，為真正意義上的生物進(jìn)化奠定基礎(chǔ)。論文合著者、馬來(lái)西亞國(guó)民大學(xué)空間科學(xué)中心研究員Kuhan Chandru表示，這只是在眾多生命起源模型中的一種，但長(zhǎng)期以來(lái)“凝膠”這一要素在相關(guān)研究中相對(duì)被忽視，因此團(tuán)隊(duì)嘗試將分散在不同研究中的線索整合為一個(gè)以原始凝膠為主角的連貫敘事。

該理論也被延伸至天體生物學(xué)領(lǐng)域。研究人員提出，在其他行星或衛(wèi)星上，可能存在與地球生物膜功能相似、但由完全不同化學(xué)組分構(gòu)成的“類凝膠薄膜”結(jié)構(gòu)。團(tuán)隊(duì)將這類假想體系稱為“Xeno-films”，認(rèn)為未來(lái)的生命探測(cè)任務(wù)或許不必局限于尋找地球式有機(jī)分子，而應(yīng)更多關(guān)注是否存在具備濃縮、保護(hù)和組織化學(xué)物質(zhì)能力的表面結(jié)構(gòu)。這一視角在一定程度上拓寬了科學(xué)界對(duì)“外星生命可能長(zhǎng)什么樣”的想象空間。

接下來(lái)，研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)一步檢驗(yàn)這一模型，例如在模擬早期地球環(huán)境條件下，用簡(jiǎn)單化學(xué)物質(zhì)構(gòu)建類似凝膠結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)考察這些凝膠在分子富集、反應(yīng)促進(jìn)以及“原始功能”形成方面的具體能力。論文的第一作者之一Ramona Khanum表示，希望這項(xiàng)工作不僅推動(dòng)“前生物凝膠優(yōu)先”模型本身的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，也能激發(fā)更多學(xué)者重新審視那些尚未得到充分探索的生命起源思路。

據(jù)悉，該研究由英國(guó)利茲大學(xué)流動(dòng)科研資助、亞歷山大·馮·洪堡基金會(huì)、日本學(xué)術(shù)振興會(huì)以及瑞穗科學(xué)振興基金會(huì)等機(jī)構(gòu)支持，論文題為《Prebiotic Gels as the Cradle of Life》，于2025年11月19日正式發(fā)表。

編譯自/ScitechDaily