《Nature Chemistry》文章或解决生命起源的"鸡-蛋"悖论

从化学的角度看，生命的起源存在着一系列悖论。根据现代生物学，任何一个生物体，一定有像DNA或RNA这样的遗传分子，能够作为蓝图制造另一种重要的功能蛋白质。那么问题来了，如果没有蛋白质的帮助，现代细胞就无法复制其DNA和RNA，况且，这些分子需要在脂类分子构成的细胞膜环境中才能正常工作，而脂类分子又需要以蛋白质为基础的酶（由遗传分子编码）来合成，这一系列问题就如同“先有鸡还是先有蛋”一样，存在着让人困惑的逻辑难题。

在这样的背景下，科学家们提出了几种可能的假说，来试图破解这个循环论证的难题。其中一种“RNA世界”假说的支持者认为，RNA分子可能就是最先出现的生物功能分子，因为它不仅携带遗传信息，而且它也可以作为像蛋白质一样的生物化学催化剂。另一中“代谢优先”假说的支持者则认为，矿物质中存在的简单金属催化剂，可能已经足够产生很多有机分子“组件”，可以在自然中合成出其他生物分子。

2009年英国剑桥大学化学家John Sutherland的研究小组报道，乙炔和甲醛这两个比较简单的前体化合物，可能会发生一系列反应产生四种RNA基本核苷酸单元中的两种，显示出RNA可能来自于简单的化合物环境，这为“RNA世界”假说提供了新的有力证据。但也有批评者指出，乙炔和甲醛本身仍然属于比较复杂的分子，它们又是从哪里来的呢？

所以，Sutherland和他的同事开始着手寻找一个从更简单的原料合成RNA的途径，他们真的成功了！在最近的《Nature Chemistry》杂志上，这个研究团队报告了一种只用氰化氢（HCN）和硫化氢（H₂S），在紫外光的作用下就可以合成核酸前体的反应途径。不仅如此，这一途径在同样的条件下也合成出了氨基酸和脂质分子的前体物质。

这个研究小组认为，早期地球为这些反应提供了理想的环境。经常光顾地球的彗星拥有丰富的HCN，其撞击产生的能量也足够使氢、碳、氮合成HCN。同样，H₂S也因为可通过紫外线辐射和金属矿物质催化得到，而被认为在早期地球上广泛存在。

Sutherland教授也提到，生成RNA、氨基酸和脂质分子的前体分子的反应条件各不相同，尤其是所需金属矿物质催化剂很不一样。所以它们不大可能在同一地点产生，不过雨水的作用让这些化合物汇聚到一起，为孕育最早的生命提供了条件。

这篇文章势必又会引起学术界关于生命起源新的讨论，无论怎样，人类对“自己从哪里来的”这个简单又深奥的问题永远都有着旺盛的好奇心。

1. http://phys.org/news/2015-03-chemists-riddle-life-began-earth.html

2. http://www.nature.com/nchem/journal/v7/n4/abs/nchem.2202.html