生命起源于一滴油

1952年的米勒-尤里实验，说它从无机物变到有机物，这个事是值得商榷的。为什么呢？因为它实验用的是氢气、氨气、甲烷跟水去合成氨基酸，所以这个实验的基础是一个假说，叫“蛋白世界”假说，认为生命起源于蛋白质。

但是学过化学的人都知道，甲烷它是有机物，它不是无机物。所以严格来说，无机物到有机物根本不是米勒-尤里实验证明的。无机物到有机物，是从无机物到油，再到烷烃这类物质。

我给大家举个简单例子，现在大家都知道化学纤维是从石油来的。但早期缺乏石油的时候，化学纤维是用高温把碳酸钙变成碳化钙，碳化钙就是我们常用的一个东西，叫电石。电石加上水就变成乙炔，乙炔一点火，可以用来焊接金属，这个叫气焊。所以碳化钙加水就能产生乙炔。这个时候你就可以理解乙炔就是有机物，就是碳二氢二是三个键的，然后这个时候如果再加上一分子氢就变成聚乙烯，就这样来的。这就是我们早期的化学纤维来源，实际上是从无机物来的，不是从有机物来的。

你想象一下在海底火山口，那里有水、有石头，就是碳酸钙在高温情况下，它就会出现碳氢化合物，包括甲烷、乙烷、乙烯、乙炔，甚至更长链的碳氢化合物。当出现了4个碳以上的碳氢化合物，它会怎么样？它会跟水分开，根据相似相溶原理。它放在水里头，它自己聚在一起，它不跟水混在一起，这就是相似相溶原理。

你想都可以想到它跟水分开了，这个分开决定了生命的起源。现在的细胞不就是像一个小油滴在水里一样，它外面这一层全是油，细胞膜全是油，它就跟水分开了。所以最早的烷烃类化合物出现以后，4个碳以上它就是油状的，它就聚在一起了，在化学上叫相分离，就是水油分离了。一旦分离以后，你就可以想象到它有特殊的存在价值了。如果这个时候它自己能够复制，不就是早期的细胞原型。

那么一滴油本身肯定是缺乏遗传性的，它不具备遗传性，也不具备代谢能力。它只具备分离这个特征，就是跟水分开了。那么什么时候它开始具备现代生命的两个基本特征-遗传与代谢？它是这样：这一滴油中的烷烃类化合物，会被一些有机离子催化分解，然后里头会形成一个水的空泡——就外面是油，里头是水，整个油滴则处于外部水环境中。这个时候你就可以想象它出现了一个“小房子”。如果这个小房子内部能发生化学反应，它就接近现代生命了。这里头要发生什么事情呢？

关键在于，RNA 具有酶的功能，使它同时具备遗传与代谢能力。 那么一个这种油珠，当里头出现 RNA 以后，它就具有生命的特征了，这个时候它就能复制（1变2，2变4），实际上就属于往前推进的生命雏形了。

大家原来说生命起源于蛋白，后头发现不是，因为有遗传物质，那就生命起源于DNA，DNA只有遗传性质，没有代谢性质，还不对，又往前推说生命起源于RNA，RNA世界再往前推，我们叫它叫lipid world，脂质世界。

刚才我说了这一滴油怎么过来的。最近有好多实验进一步把它展开来说。2000年的时候，一篇PNAS文章上面就说到脂质的特征特别有意思，它实际上展现出类似遗传的性质。分子自选特性（基于相似相溶原理）决定了这种性质： 当你把不同的脂肪酸放在一起，同种分子喜欢聚在一起。它不光有这种类似遗传的性质，还有特殊的结构。所以实际上很多人在这里头挖掘：最早的生命是不是由于脂质的这种性质来的？但脂质有没有代谢性质呢？

好了，这就是第二个概念。我们知道RNA有酶的活性，所以说叫RNA世界。那么脂质有没有酶活性呢？实际上也会有特殊的催化活性。所以最早出现的油滴一开始并不需要RNA，实际上它自己有自己的复制能力。当然，它不会像现代高等生命这么专一、这么漂亮，它一开始就是混沌状态。然后有了RNA以后就变得很专一了，并且每一个小囊泡里头特点是不一样的。这种小油滴（囊泡）的实验是怎么来的？实际上在2009年一篇Science文章就有人做了：使用脂肪酸形成囊泡，然后把核苷酸放在里头，在没有任何酶的前提下，看它能不能形成RNA链。

所以从无机物到有机物，从有机物到具有生命特征的个体，这个时候，具有很严格控制的遗传跟代谢功能的生命雏形就出现了。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品

作者：中国生物物理学会

审核：阮科 中国科学技术大学 教授

出品：中国科协科普部

监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划