他们2001年在《自然》杂志上发表了一篇论文,宣布培育人造细胞的一个方法是获得平行生长和分裂的原始细胞(Protocell)和遗传分子,而分子将被裹在原始细胞内。他们写道,如果分子赋予这个细胞优于其他细胞的生存优势,那么结果将是“可持续的、具有自动复制能力的体系,与达尔文进化论的描述相符。它也许真的存在。”
佐斯塔克供职于马萨诸塞州总医院,已取得了这个研究项目的理想成果。结构简单的脂肪酸(可能曾经存在于原始地球之上)将本能地形成双层球体结构,与今天活细胞的两层薄膜存在很大的相似之处。原始细胞会吸收融入水中的新脂肪酸并最终分裂。活细胞一般情况下是不可渗透的,具有极为复杂的机制,仅仅承认它们需要的营养物。
佐斯塔克及其同事的研究表明,小分子可以轻易进入原始细胞。但是,如果它们形成大分子,则无法从原始细胞中出来。倘若原始细胞可以将小DNA片段吸收进去,接着以核苷酸(DNA的构造单元)为食,那么核苷酸会自然地进入细胞中,与另一个DNA分子建立连接。上个月,在长岛冷泉港实验室举行的达尔文进化论座谈会上,佐斯塔克表示他对“获取运行于原始细胞内部的化学复制体系十分乐观。”
他希望接下来可以将具有复制能力的核酸与分裂的原始细胞结合起来。佐斯塔克的实验接近于通过被认为曾经存在于原始地球上的化学物,生成自然分裂的细胞。但是,他采用的一些原料都相当复杂,比如核酸的核苷酸构造单元。研究原始地球生命起源前化学的化学家在核苷酸如何自然出现的问题上濒于崩溃。
核苷酸由一个身处一端的像核糖和去氧核醣这样的糖分子,和处于另一端的磷酸盐组(phosphate group)构成。化学家惊喜地发现,像腺嘌呤这样的盐基可以由简单的化学物(如氢化氰)轻易形成。然而,科学家多年努力却化为泡影,因为他们发现腺嘌呤无法与核糖建立天然联系。
自我复制RNA
上个月,英国曼彻斯特大学化学家约翰·萨瑟兰(John Sutherland)在《自然》杂志上发表的一篇论文称,他发现了一个经由生命起源前化学物人工合成核苷酸的惊人途径。萨瑟兰博士并不是通过可能存在于原始地球上的化合物分别培育盐基和糖,他的研究发现在合适的条件下,盐基和糖分可以构成单一单元,所以,根本不需要被连接起来。美国加州斯克里普斯研究所从事生命起源研究的专家杰拉尔德·乔伊斯(Gerald F. Joyce)说:“我认为萨瑟兰的论文是过去五年来生命起源前化学领域的最大进步。”