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鳳凰科技訊 北京時間10月22日消息 據(jù)科學(xué)日報報道，生命的起源是什么？科學(xué)家們是否可以創(chuàng)造生命？這個問題不僅困擾了對生命起源感興趣的科學(xué)家們，也困擾了研究未來前沿科技的科研人員。如果我們可以創(chuàng)造人造生命系統(tǒng)，我們或可以不僅理解生命的起源，更可以革命化未來的科技。

創(chuàng)造一個人造原始細(xì)胞面臨的挑戰(zhàn)之一在于創(chuàng)造一個可遺傳的信息鏈

原始細(xì)胞是你可以想象的最簡單最原始的生命系統(tǒng)。地球上生命最古老的祖先就是原始細(xì)胞，當(dāng)我們看到這些原始細(xì)胞最終進(jìn)化成什么樣的高等形式，我們就可以理解為什么科學(xué)對原始細(xì)胞如此著迷。如果科學(xué)可以創(chuàng)造一個人造原始細(xì)胞，我們就可以獲得創(chuàng)造高等人造生命的基本組成成分。

然而創(chuàng)造一個人造原始細(xì)胞非常困難，目前沒有人獲得成功。面臨的挑戰(zhàn)之一在于創(chuàng)造一個細(xì)胞后代，包括原始細(xì)胞可遺傳的信息鏈。這樣的信息鏈類似于現(xiàn)代DNA或者RNA鏈，細(xì)胞需要它們控制細(xì)胞新陳代謝并為細(xì)胞提供如何分化的指令。

如果一個分化后的細(xì)胞后代具有略微被改變的信息（它或可能提供更快的新陳代謝），那么這個細(xì)胞可能更適合生存，因此它可能被自然選擇，進(jìn)化也就開始了?，F(xiàn)在南丹麥大學(xué)物理、化學(xué)和藥學(xué)學(xué)院基礎(chǔ)生活科技中心（FLINT）的研究人員在發(fā)表在期刊《歐洲物理快報》上的文章中描述了他們是如何在虛擬計算機(jī)實驗里發(fā)現(xiàn)特定特性的信息鏈。

FLINT負(fù)責(zé)人斯坦恩?拉斯穆森(Steen Rasmussen)教授表示：“發(fā)現(xiàn)創(chuàng)造信息鏈的機(jī)制對于研究人造生命的科研人員來說至關(guān)重要?！?拉斯穆森和他的同事清楚地知道他們面臨兩個問題：

首先，較長的分子鏈會在水中分解。這意味著較長的信息鏈會在水中很快“分解”，轉(zhuǎn)化為更短的鏈。因此長時間保留大量長信息鏈非常困難。

其次，在不使用現(xiàn)代酶的前提下復(fù)制這些分子非常困難，然而制造所謂的結(jié)扎則相對簡單，結(jié)扎是在另一個匹配的長鏈的輔助下，連接任何兩個短信息鏈形成較長信息鏈。結(jié)扎正是南丹麥大學(xué)研究人員所使用的機(jī)制。

“在我們的電腦仿真里——虛擬的分子實驗室——信息鏈如預(yù)期一樣開始快速高效的復(fù)制。然而，我們驚訝的發(fā)現(xiàn)這個系統(tǒng)很快發(fā)展出具有相同數(shù)量的短信息鏈和長信息鏈，此外還產(chǎn)生了一個對信息鏈的強(qiáng)大的樣式選擇。我們發(fā)現(xiàn)存活下來的信息鏈里只保留了原有信息鏈里的特定信息樣式。因此我們困惑不解：為什么會發(fā)生如此協(xié)調(diào)的信息鏈選擇？我們并沒有對這個選擇過程進(jìn)行編程。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這背后的解釋在于這些信息鏈彼此發(fā)生相互作用的方式。” 拉斯穆森解釋道。

據(jù)拉斯穆森表示，這個虛擬環(huán)境創(chuàng)造了一個所謂的自我組織的自動催化網(wǎng)絡(luò)，而拉斯穆森和他的同事只向這個虛擬環(huán)境輸入了信息鏈的組成成分。一個自動催化網(wǎng)絡(luò)是一個分子的網(wǎng)絡(luò)，后者會催化彼此的生產(chǎn)。每一個分子至少可以通過網(wǎng)絡(luò)里的一個化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生，而每一個化學(xué)反應(yīng)至少可以通過網(wǎng)絡(luò)里的另外一個分子催化。這個過程將創(chuàng)造一個具有原始新陳代謝形式的網(wǎng)絡(luò)和一個可以自我復(fù)制代代相傳的信息系統(tǒng)。

“一個自動催化網(wǎng)絡(luò)的工作原理就像一個社區(qū)；每一個分子就像一名市民，它會與其它市民發(fā)生相互作用，共同創(chuàng)造這個社會?！?拉斯穆森解釋道。這個自動催化網(wǎng)絡(luò)迅速進(jìn)化成一個狀態(tài)，也即所有長度的信息鏈的數(shù)量都相同，這非常罕見。此外，被選擇的信息鏈具有驚人的相似樣式，這也非同尋常?！拔覀兛赡馨l(fā)現(xiàn)了一個類似于最初啟動原始生命的相似過程。當(dāng)然我們并不知道是生命是否真的是這樣產(chǎn)生的，但它可能經(jīng)歷了其中一個步驟。或者當(dāng)產(chǎn)生第一個原始細(xì)胞時，一個相似的過程創(chuàng)造了足夠高濃度的長信息鏈?！?拉斯穆森表示。

有效信息鏈的形成和選擇背后的機(jī)制不僅吸引了致力于創(chuàng)造原始細(xì)胞的研究人員，它還可以為研究未來科技的科學(xué)家們提供寶貴的價值。“我們正在尋找基于生命和類似生命過程的前沿科技。如果我們成功了，我們將創(chuàng)造一個科技設(shè)備可以自我修復(fù)、發(fā)展新特性和再度利用的世界。例如一臺由生物材料制成的電腦在生產(chǎn)和廢棄處理方面的要求可能大不相同，至少對環(huán)境的影響相對較小?！保ň幾g/嚴(yán)炎劉星）