地球生命诞生之谜：所有生命都是细菌后代(6)

马丁检查了1930种现代微生物的DNA，并确认了它们共有的355个基因。由此显示，这些基因可能都是代代传下来的，所有微生物都拥有共同的祖先。此外，LUCA似乎已经适应了甲烷等化学物质的存在，这暗示它可能诞生于类似活火山的环境中，比如热液喷口。尽管如此，RNA世界假设支持者认为，热液喷口理论存在2个问题，第一个问题可能已被解决，而第二个问题更致命。

第一个问题是，拉塞尔与马丁的假设没有任何实验证据支持。尽管他们提出了生命诞生的过程，但在实验室中却没有复制过。支持“复制第一”理论的人，不断提供新的实验数据，但支持“代谢第一”的人却没有。但马丁的同事尼克·拉尼（Nick Lane）已经建造“生命起源反应堆”，模拟碱性热液喷口进行试验，希望观察到代谢周期，甚至是RNA之类的分子。

第二个问题是，这些喷口都位于深海中。正如米勒指出的那样，如果没有酶的帮助，RNA和蛋白质等长链分子无法在水中形成。对于许多研究人员来说，这是个无可辩驳的事实，因为所有这些化学分子与水不相容。但在过去10年间，第三种方法脱颖而出，并带动一系列非凡的实验，即凭空创造出完整细胞。

第五章：如何创造细胞

地球上的所有生物都由细胞组成，每个细胞基本上是个软球，有个牢固的外壁或膜保护。细胞中的某种成分将生命所需各种成分结合起来。如果细胞外壁被撕裂，内部物质就会流出来，细胞就会死亡。细胞外壁同样重要，有些生命起源科学技术认为，它可能是首先出现的东西。他们认为“基因第一”和“代谢第一”理论都是错误的，反而提出“区隔第一”的假设。

区隔第一

意大利科学家皮埃尔·路易吉·路易斯（Pier Luigi Luisi）就是代表人物。他的推理很简单，但却无可辩驳。除非你先有一个容器可容纳所有分子，否则在化学物质泛滥的环境中，怎么可能确保RNA自我复制和新陈代谢？如果你接受这种说法，那么生命诞生只有一种方式。在地球早期，少数原材料物质必须形成粗细胞或原细胞(protocell)。这个挑战促使科学家在实验室中创造出简单的活细胞。

路易斯重新研究欧帕林的假设，后者曾认为特定化学物质形成名为“团聚体”的气泡，其核心中包含着其他物质。他认为，这些团聚体就是最初的原细胞。任何脂肪或油性物质都会在水中形成气泡或膜，这些化学物质被统称为脂类，它们形成生命的理论被称为“脂类世界”。

但是仅形成气泡还不够，这些气泡必须保持稳定，且能够分裂形成“子气泡”。它们还需要某些能控制物质进出的能力，毕竟它们还没有现代细胞用于实现这些功能的蛋白质。尽管提出了理论，但路易斯却未能提供令人信服的实验证据。1994年，路易斯提出首个原细胞可能含有RNA，而且这个RNA肯定能在原细胞内进行复制。这是个大胆的假设，意味着他抛弃了纯粹的“区隔第一”理论。

路易斯认为，细胞拥有外壁，但内部没有基因，它无法做任何事。它可能分裂为子细胞，但无法遗传有关自己的任何信息。要想含有更多基因，它必须进化，变得更为复杂。（网易科学）这个理论很快获得索斯塔克的支持，尽管后者支持RNA世界假说。索斯塔克说：“我们最终意识到，生命诞生需要两个第一，而细胞既有基因体系又有区隔体系。”路易斯与索斯塔克认为，通过将能够复制的RNA放在简单的脂肪气泡中，他们可凭空创造简单的活细胞。

索斯塔克决定对这个理论进行试验，2年后取得巨大成功。他们对囊泡进行试验，它呈球形团块，外部拥有2层脂肪酸，内部则是液态。为了找到加速创造囊泡的方法，他们决定向其中添加名为蒙脱土的黏土颗粒。这让囊泡形成加速了100倍，黏土表面充当催化剂，就像酶那样。此外，囊泡可吸收蒙脱土粒子和黏土表面的RNA链，这些原细胞现在有了基因和催化剂。

神奇的黏土

添加蒙脱土的决定并非心血来潮。数十年的研究显示，蒙脱土可能对生命诞生非常重要。蒙脱土就是常见的黏土，当火山灰分解后就会形成。由于地球早期有很多火山，蒙脱土非常丰富。1986年，化学家詹姆斯·弗里斯（James Ferris）证明，蒙脱土可充当催化剂，帮助有机分子形成。他还发现蒙脱土可加速小RNA的形成。弗里斯由此推测，这种看似普通的黏土可能是生命的起源之地。

索斯塔克也利用蒙脱土帮助制造原细胞。1年后，他发现原细胞可自行生长。随着越来越多RNA分子被包裹进原细胞，外壁变得越来越紧，原细胞好像要爆裂开似的。为了应对这种情况，原细胞会吸收更多脂肪酸，将它们补充到外壁中，让其膨胀到更大体型，以缓解内部膨胀。

更重要的是，原细胞还从其他包含较少RNA的原细胞处获得脂肪酸，导致其他原细胞缩小。这意味着，原细胞之间存在竞争，获得更多RNA者获胜。（网易科学）这显示，某种令人印象深刻的事情发生了。如果原细胞可以成长，或许它们也能分裂。索斯塔克的原细胞能自我复制吗？最初，索斯塔克证明原细胞可以分裂。可以通过挤压原细胞的孔洞，将里面的物质挤出来，后者形成子原细胞。但是这种方法也存在缺陷，因为原细胞会在这个过程中损失很多信息。

还有很多方法可帮助囊泡分裂，比如强大的水流可形成巨大力量，可以强迫囊泡分开。2009年，索斯塔克发现解决方法，创造出更为复杂的原细胞，就像圆葱那样的多层结构。尽管听起来十分复杂，实际上这种原细胞制造很简单。

通过喂食更多脂肪酸，原细胞会长大变形，延伸成类似绳子的长链。当原细胞足够长时，只需很小的力量就可让它分裂成数十个子细胞。每个子细胞都含有来自母体原细胞的RNA，且很少有RNA丢失。此外，原细胞可以重复这个过程，子细胞长大后，也会自我分裂。