在古代地球表面和火星標本上觀察到原始細胞的自然形成

挪威奧斯陸大學的一項新研究提供實驗證據，顯示在早期地球條件下，古代原始細胞群可以在礦物和火星古老地殼上自己組裝。

今天最原始的古代細胞的實驗室模型，通常稱為「原始細胞」，可能在大約四十億年前開始生命的發展，通常由自由懸浮在水中的軟球形脂質膠囊組成。這些模型很好地解釋向亞結構原始細胞發展的最初但不是後續步驟，例如：內部隔室的形成，或不同個體單元之間可能共享內部組件。

研究人員展示益生元隔室（prebiotic compartments）在天然表面的薄切片上的自己發展，其中一個是從火星隕石中獲得暱稱「黑美人」的NWA 7533隕石。

在他們的實驗中，研究人員將懸浮在水中的無序小脂滴與自然表面接觸，並在高分辨率光學顯微鏡下觀察它們的相互作用。脂質是早期地球上最早的有機分子之一。

他們觀察到自然表面上異常原始細胞形態的自發形成，主要是原始細胞的緻密聚集體，包括由納米尺寸管狀直接互連的原始細胞網絡。顯示原始細胞群主要在所研究的自然表面的裂縫處生長，並在那裡完好無損地保持數天。

研究人員較早發現，早期地球上豐富的天然表面的內在能量可能已被脂質庫利用，以自主轉變為分子厚度的原始膜殼。由於今天現代細胞使用的生化燃料分子很可能在早期地球上不存在，這種能量來源足以引起簡單的分子重排，可能在形成強大的表面結合的原始細胞群落中發揮關鍵作用。這種相互連接的單個原始細胞群可以很容易地轉移內化成分，從而進行化學交流，並且還可以更好地抵抗惡劣的環境條件。

在火星隕石樣本上觀察到的類似結果代表這顆最有可能存在水的紅色星球發展的早期階段，提供證據顯示火星上原始細胞的自我形成也是一種明顯的可能性，並且也許可以補充毅力號（Perseverance）火星車和獨創號（Ingenuity） 火星直升機任務的預期發現。

粘附在固體支持物上的益生元氣泡可以在很短的時間內打開小孔，並通過這些孔吸收遺傳聚合物的核糖核酸（ribonucleic acid，縮寫 RNA）。核糖核酸可以自我複制，並被假設在脫氧核醣核酸（deoxyribonucleic acid，縮寫：DNA）和蛋白質之前就存在於生命起源中。

研究人員的研究結果支持脂質世界，這是早期進化的一個假設階段，在此期間脂質同時發揮多種關鍵作用，包括隔室形成、集體自我繁殖和成分遺傳。自然表面上原始細胞群的形成可能是從非生命實體轉變為生命實體的可行途徑的起點。

【圖：伊雷普·格森（Irep Gözen）；文：節譯自物理學機構網頁】 研究全文刊登在2021年12月14日出版《化學蘇化學》期刊；標題是：Spontaneous formation of prebiotic compartment colonies on Hadean Earth and pre-Noachian Mars