慕尼黑和德累斯顿的研究人员为无膜微滴作为生命起源的进化创造了引人注目的场景。
35 亿多年前，早期地球上的生命是从何处以及如何从非生命化学物质开始的?寻找这个问题的答案长期以来一直存在争议，对科学家来说是一个挑战。科学家们可以寻找的一件事是让生命产生火花的潜在环境。地球上第一个细胞的关键必要条件是能够制造隔室并进化以促进第一个化学反应。无膜凝聚层微滴是描述原始细胞的绝佳候选物，具有分配、浓缩分子和支持生化反应的能力。科学家们还没有展示这些微滴是如何进化成在地球上开始生命的。LMU'的研究人员纳米科学中心 (CeNS) 和位于德累斯顿的马克斯普朗克分子细胞生物学和遗传学研究所 (MPI-CBG) 现在首次证明，无膜微滴在类似于气体的环境中生长和分裂是可能的早期地球上加热的岩石孔隙中的气泡。暗示生命可能起源于那里。
MPI-CBG 研究小组负责人 Dora Tang 周围的团队在 2018 年表明，简单 RNA 在无膜微滴中具有活性，为生命的开始创造了合适的化学环境。这些实验是在一个简单的水环境中进行的，其中的竞争力量是平衡的。然而，细胞需要一个可以不断分裂和进化的环境。为了寻找更适合生命起源实验的场景，Dora Tang 与 LMU 系统生物物理学教授 Dieter Braun 合作。他的团队开发了具有非平衡环境的条件，允许在单一环境中进行多次反应并且细胞可以在其中进化。这些细胞虽然不像我们今天所知的细胞，但更像是今天细胞的前体，也称为原始细胞，由没有膜的凝聚层组成。
布劳恩实验室创造的环境很可能在早期地球上发生，火山活动附近水中的多孔岩石被部分加热。在他们的实验中，Dora Tang 和 Dieter Braun 使用带有气泡和热梯度(热极和冷极)的含水孔隙来观察原始细胞是否会分裂和进化。该研究的第一作者、Dieter Braun 实验室的博士生 Alan Ianeselli 解释说：“我们知道气体和水的界面会吸引分子。原始细胞在那里定位和聚集，然后组装成更大的细胞。这就是为什么我们选择了这个特殊的环境。”研究人员确实观察到分子和原始细胞进入气-水界面，由糖、氨基酸和 RNA 形成更大的原始细胞。艾伦继续道：“我们还观察到原始细胞能够分裂和分裂。这些结果代表了早期地球上无膜原始细胞生长和分裂的可能机制。”除了分裂和进化之外，研究人员发现，由于热梯度，具有不同化学成分的几种类型的原始细胞，尺寸和物理特性已经形成。因此，这种环境中的热梯度可能会驱动无膜原始细胞的进化选择压力。已经形成了几种具有不同化学成分、大小和物理特性的原始细胞。因此，这种环境中的热梯度可能会推动无膜原始细胞的进化选择压力。已经形成了几种具有不同化学成分、大小和物理特性的原始细胞。因此，这种环境中的热梯度可能会推动无膜原始细胞的进化选择压力。
监督这项研究的 Dora Tang 和 Dieter Braun 总结道：“这项工作首次表明，加热岩石孔隙内的气泡是早期地球上无膜凝聚微滴演化的令人信服的场景。未来的研究可能关注更多可能的栖息地，探索生命出现的更多条件。”
