研究表明，古老的热流可能将益生元分子组织成生命的基石，为生命起源所必需的复杂分子相互作用提供了一种自然机制。

　　生活是复杂的。对我们的日常生活是正确的，对发生在细胞内的许多复杂过程也是如此。蛋白质被不断合成，细胞壁被构建，DNA被复制。只有当反应伙伴在适当的时间以足够高的浓度聚集在一起，同时受到其他物质的干扰很小时，这才能起作用。在数十亿年的进化过程中，这些机制已经完善，并确保这些重要的过程在正确的地方高效地发生。

　　40亿年前的情况可能要混乱得多，当时的益生元反应为第一批生命形式的出现创造了条件。对于这些反应，“正确”的物质也必须在“正确”的时间聚集在一个地方，这样才能形成更复杂的生物分子，如RNA和氨基酸链。

　　虽然这些反应可以在实验室中通过人工中间步骤重现，但要在简单的“原始汤”中重现却是极具挑战性的——也就是说，一种非常稀释的益生元构建块的混合物。那么大自然是如何为生命的起源创造合适的条件的呢?

　　LMU生物物理学家Christof Mast博士和ORIGINS卓越集群协调员Dieter Braun教授以及地球科学教授Bettina Scheu的合作已经找到了这个问题的可能答案，并于最近在《自然》杂志上发表了他们的研究结果。“我们的研究表明，简单的热流如何在原始时代的化学混乱中产生秩序，并促进了第一个益生元反应，”Mast解释说。

　　热是由广泛的地质和化学过程产生的，所以可以推测，在那个遥远的时代，热流几乎无处不在。如果这种热量流经薄的、充满水的裂缝，比如熔融岩石的快速冷却产生的裂缝，就会导致水对流，并导致水中溶解分子沿着热流定向运动。这两种作用——对流和热泳作用——共同驱动了各种溶质在不同地方的积累和选择性富集。

　　一点这个，撒一点那个:生命的原料

　　Mast的团队现在已经通过实验证明了这种选择性积累超过60种不同的益生元构建块，如核碱基和氨基酸。他们发现，这些物质的热泳性差异很大，因此在岩石裂缝中的富集程度也不同。该论文的主要作者Thomas Matreux解释说:“在岩石中相互连接的裂缝和裂缝系统中，这种效应得到加强，并在每个裂缝中产生不同成分的益生元物质混合物。”该研究的另一位主要作者Paula aikkila补充说:“虽然最初的溶液被均匀稀释，因此没有反应，但简单的热流可以以这种方式产生惊人的多种可能的益生元化学起始条件。”

　　因此，即使没有现代实验室技术的帮助或今天生命的先进反应机制，大自然也可能在大型地质网络系统中创造出一个“分子厨房”，在那里，生命的所有成分都被分类并准备好了。作为合作研究中心“益生元环境中的分子进化”(CRC 392)的一部分，研究人员现在计划调查在这个系统中可以“准备”多少生命的“菜肴”。

　　参考文献:Thomas Matreux, Paula Aikkila, Bettina Scheu, Dieter Braun和Christof B. Mast撰写的“热流丰富了益生元的构建模块并增强了它们的反应性”，2024年4月3日，Nature。DOI: 10.1038 / s41586 - 024 - 07193 - 7