地球生命诞生之谜：所有生命都是细菌后代(7)

索斯塔克还发现许多方法可促使原细胞分裂，这方面的问题似乎已经解决。但原细胞的能力依然不够。为了证明自己创造了地球上的首个生命，肖斯塔克需要原细胞中的RNA能够复制自己。（网易科学）这并不容易，因为经过数十年尝试，依然没人能制造出能自我复制的RNA。为此，索斯塔克重新了解奥格尔的RNA世界假说，并在其中发现了珍贵的线索。

奥格尔在20世纪70年代和80年代研究如何复制RNA链。从本质上说，这可能非常简单。利用松散的核苷酸组成单链RNA，然后将其与其他单链RNA互补。举例来说，CGC链可与GCG链互补。如果你重复这个过程2次，就可以得到原始CGC链的副本。奥格尔发现，在特定情况下，RNA链无需酶的帮助就可以自我复制，这相当于最早的生命复制其基因。

到1987年，奥格尔已经可以利用14个核苷酸的RNA链，创造与其互补的RNA链。他没有尝试创造更长的RNA链，但这已经足够为索斯塔克提供灵感。索斯塔克与其学生卡塔尔兹娜·亚达马拉（Katarzyna Adamala）试图在原细胞中重复这个过程。他们发现，这种反应需要镁的帮助，可是镁会毁掉原细胞。但他们找到更简单方法，利用所有活细胞中都有的柠檬酸盐。

索斯塔克将柠檬酸盐附着在镁上以保护原细胞，同时支持模板复制。换言之，他们实现了路易斯1994年提出的假设，在脂肪酸囊泡中对RNA进行复制。经过10多年研究，索斯塔克等人创造出了拥有自己基因的原细胞，它同时可从外界吸收有用的分子。这种原细胞可成长和分裂，甚至互相竞争。RNA可以在内部复制。无论从哪个角度来看，它们都与生命惊人的相似。

此外，这种原细胞具有惊人的恢复性，能在100度高温中存活。在促使更多人相信，原细胞与最早的生命十分相似。最初，这些生命需要忍受流星不断撞击带来的酷热。索斯塔克没有专注于研究“复制第一”或“区隔第一”理论，而是找到两者同时发生的方法。这也激发科学家们利用统一方法寻找生命起源，即尝试创造出生命所需的所有功能，这种“一切第一”的假设积累了丰富的证据，可以解决现有理论的所有问题。

第六章：伟大的统一

2009年，RNA世界假说的支持者遇到一个巨大挑战，他们无法在地球早期环境中制造出核苷酸，也就是RNA的构建块。这让人们怀疑，最早的生命或许并非基于RNA诞生的。自从20世纪80年代，约翰·苏瑟兰德（John Sutherland）就开始思考这个问题。幸运的是，苏瑟兰德找到了替代方案，并提出有关生命起源的新理论，即生命的所有关键成分都是同时形成的。

细胞整体诞生

每个RNA核苷酸都是由糖、碱基以及磷酸形成的。但想要吸引糖和碱基加入其中，几乎是不可能的，分子会产生错误的形状。为此，苏瑟兰德尝试完全不同的物质。最终，他的团队看中了5个简单的分子，包括不同的糖和氨基氰。苏瑟兰德等人将这些化学物质进行一系列反应，最终得到4个RNA核苷酸中的2个，它们没有独立的糖或碱基。

许多人将苏瑟兰德的发现视为RNA世界假说的延伸，但他自己不这样看。RNA世界假说认为，最早的生物由RNA控制生命的所有功能。但苏瑟兰德认为，RNA的确参与了许多反应，但它并非终极目标。苏瑟兰德的目标是凭空创造能够自我组装的完整细胞。他的第一个线索就是核苷酸合成过程中1个奇怪细节，最初看似偶然出现的。

苏瑟兰德实验的最后一步，是将磷酸结合到核苷酸上。但他发现最好从一开始就将磷酸混合其中，因为这会加速早期反应。苏瑟兰德认为，这种混乱是好事。混合磷酸后会让环境变得更复杂，也可促使所有生命成分同时产生。在地球早期，肯定有数十种乃至数百种化学物质漂浮在一起。 这些混合物中的确应该含有生物分子，但还有大量其他非生物化合物。

苏瑟兰德认为米勒的设置过于混乱，会导致好的化学物质在混合物中消失。为此，他试图找到“金发姑娘化学物质”，即混合物需要足够复杂，包括所有生命所需化合物，然后紧密结合起来。换言之，40多亿年前，地球上有个池塘，安静了无数年后才出现合适的化学物质混合物。然后可能在几分钟内，首个细胞就会诞生。

这就像中世纪的炼金术那样神奇，但苏瑟兰德有确凿证据。自从2009年以来，他已经用同样的化学物质制造出2种RNA核苷酸，它们还可制造许多生命分子。下一步就是制造更多RNA核苷酸，但他还没有实现这个目标。2010年，苏瑟兰德创造出关系密切的分子，它们可能转变成核苷酸。2013年，他又创造出氨基酸的前体。这次，他添加了氰化铜以催化反应。2015年，他用类似方法制造出脂类前体，这些分子会构成细胞壁。

如果苏瑟兰德的发现是对的，那么我们过去40多年对生命起源的研究就都错了。自从细胞的复杂性被解开以来，科学家们始终致力于这样的假设，即第一个细胞肯定是逐渐构建完善的。比如奥格尔认为首先出现RNA，然后慢慢添加其他生命成分。但苏瑟兰德认为，最好的方式就是所有生命成分同时形成。这种理论的挑战在于，同时制造各种成分过于复杂。

索斯塔克现在怀疑，大多数制造生命分子、或在细胞内组装它们的尝试之所以会失败，可能源于共同的原因，那就是这些实验“太干净了”。科学家们只使用少量他们感兴趣的化学物质，而排除了其他地球早期可能存在的物质。但苏瑟兰德的实验显示，通过添加更多化学物质，可以产生更复杂的现象。

2005年，索斯塔克亲自实验这个想法。他试图让原细胞成为RNA酶的宿主。这种酶需要镁，但后者可能毁掉原细胞的膜。对此，索斯塔克的解决方法很简单，不用纯脂肪酸制作囊泡，而是用不同物质构建。这些新的、不够纯的囊泡可以对抗镁的影响，这意味着它们可以担任RNA酶的宿主。此外，索斯塔克宣称，他的第一个基因可能也接受了这种混乱。

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