生命起源化学过程研究获重大突破地热热流推动分子分离和富集

《自然》3日发表的实验室研究发现，穿过岩石裂缝的热流，如火山或地热系统中的热流，能净化与生命的化学起源相关的分子。该研究可解释生命最初的基本成分如何从复杂的化学混合物中形成。

由相互连接的岩石裂缝组成的地下网络，在热流的推动下积累并富集了生命起源前的化合物，从而促进了生命出现的早期化学过程。图片来源：《自然》网站

生物聚合物及其成分的形成，是地球生命起源的关键。不过，这些过程很难在实验室里复现。通常来说，这些复杂反应下形成的副产物数量，意味着生物相关基本成分形成的数量微乎其微。之前尝试设计的纯化方法因为特异性而受限，无法一次性分离各种分子。

德国路德维希-马克西米利安-慕尼黑大学团队受地质现象启发，利用一种有极小裂缝的腔室，从由氨基酸、核碱基、核苷酸等化合物组成的复杂混合物中分离出了在生命起源前、与生命相关的50多种分子。地壳中可发现由类似裂缝构成的巨大网络，这些网络被认为在生命形成前在地球上大量存在。将这种混合物沿着温度梯度过滤，就能根据分子结构的细微差异，实现特异性分子的分离和富集。

实验结果表明，即使是适度的温差也足以分离和纯化多种生命起源前分子类型，包括2-氨唑和氨基酸，使其浓度分别提升10倍和3个数量级。浓度比或可通过扩大裂缝网络进一步提高，且被证明在各种温度、溶剂和pH值下都能成功。实验条件被证明能促进两种甘氨酸分子的偶联，这是多肽合成的起点，形成起始混合物5倍的浓度促进了这一过程。

这种方法的成功表明，自然形成的地热热流或在早期地球上推动了这种分离过程，并为研究生命起源所需的化合物提供了一种高效的形成方法。