生命起源于“玻璃”?
美国应用分子演化基金会的科学家近日宣称,生命的首个遗传物质——核糖核酸(RNA),可以在玄武岩熔岩玻璃上自然形成。这种玻璃遍布于43.5亿年前的地球,且今天依然遗留在火星表面。
研究者表示,近年来学界在探索生命起源方面所走的路开始分化。一派依旧专注于探索各种复杂的化学反应。但可能正是由于这种化学进程极端复杂,导致生命的起源看上去不可理解。
而另一派则试图通过简化思路来寻找答案。以Elisa Biondi为首的科研团队发现,核苷三磷酸盐可以经由玄武岩玻璃的过滤,形成包含100至200个核苷酸的RNA长分子。RNA是一种比DNA更简单原始的单链遗传物质。
在月球形成后的数亿年内,陨石频繁地与年轻的地球相撞,与此同时火山也异常活跃。它们给地球带来了大量玄武岩熔岩流,进而形成了许多玄武岩玻璃。陨石撞击同时也导致水蒸发,形成相对干燥的陆地,为RNA的形成提供了适宜环境。
陨石带来的镍,能够催化核苷酸和活性磷酸盐合成核苷三磷酸盐;而玄武岩中的硼酸盐则与三磷酸盐的形成有关。拥有铁镍金属核的陨石,还使当时地球大气浓度短暂下降,为RNA碱基序列的形成提供了适宜环境。
研究者称这一模型极为简洁,简洁得“可以在高中课堂上进行验证”——只用将所需的有机物混合在一起,等上几天,就可以“测核酸”了。
该研究的意义在于走通了早期地球小型有机分子转变成RNA的整个过程,并解决了简单有机分子转化为RNA过程中的一系列悖论。它表明少量含碳分子即便只经历单一地质学过程,也能够形成足够长的RNA,并拥有进一步演化的可能。
但研究人员也表示,这其中还有几个谜尚未揭开。比如为什么所有RNA基本构件的形态大体相似(专业术语称为“同手性”)?又比如为什么在通过玄武岩玻璃形成的物质中,核苷酸之间的连接方式是多样的?这种多样性有什么意义?
远古时期的火星拥有与地球相似的矿物、玻璃,以及陨石的密集撞击期。但火星并未经历地球的大陆漂移和板块运动,因此也没有像地球那样,把早于40亿年前的岩层深埋于地下。所以许多当年形成的古老岩层至今依然存留在火星表面。这不由得让人遐想,我们是否能够在火星表面找到生命起源的证据?因为假如生命能够在地球上通过这种简明的方式自然产生,那么同样的事情也有可能在火星上发生。
参考
Catalytic Synthesis of Polyribonucleic Acid on Prebiotic Rock Glasses
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0027
参考
Catalytic Synthesis of Polyribonucleic Acid on Prebiotic Rock Glasses
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2022.0027