关于生命如何从无机物质演变为最初的活细胞，科学界长期存在多种设想，但一项新的观点却显得格外大胆。一个国际研究团队在最新论文中提出，生命的萌芽阶段或许并不是从真正意义上的细胞开始，而是诞生于附着在岩石表面的黏稠半固态物质之中。
研究者设想，在早期地球的岩石、浅水池塘边缘，甚至类似今天牙菌斑那样的表面环境上，可能存在一种类似细菌生物膜的凝胶状基质。正是在这种“果冻般”的环境里，最初的生命化学过程得以展开。相比传统理论强调“原始海洋”中溶解有机分子的自由漂浮状态，这一模型把关键舞台转移到了半固态的黏性环境中。
传统的“水中起源”框架确实解释了有机分子如何在液态环境中生成，却始终面临一个难题：那些在水体中四处扩散的简单分子，究竟如何能够自发聚合，逐渐演变成像 RNA（核糖核酸）或 DNA（脱氧核糖核酸）这样高度复杂且结构稳定的大分子？在没有额外支撑或保护的条件下，分子不仅难以保持足够浓度，还很容易被分解。
这项新理论的核心正是“凝胶”。来自广岛大学的天体生物学家贾东尼指出，过去许多模型都把焦点放在具体分子或生物聚合物的功能上，而他们更关注的是承载这些分子的物理环境——凝胶本身的结构和性质，可能才是生命化学真正得以展开的关键。
在研究团队看来，凝胶基质具备多重优势。首先，它能够捕捉并聚集分子，使其不至于在水中无限稀释，从而提高反应发生的概率。其次，凝胶内部的空间结构可以对分子进行一定程度的组织和选择性保留，使某些分子更容易靠近、结合并形成更稳定的结构。这种环境为生命前化学反应提供了一种“半封闭”的舞台。
如果把时间拨回数十亿年前，地球并非今天这样被臭氧层保护、气候相对温和的星球。强烈的紫外线毫无遮挡地照射地表，温度波动剧烈，环境极端而不稳定。研究者认为，在真正具有细胞膜的原细胞出现之前，益生元凝胶可能已经承担起“保护壳”的角色，为脆弱的有机分子遮挡部分辐射，并缓冲剧烈的环境变化。
事实上，这一思路最早在2005年便曾被提出，如今研究团队对其进行了系统扩展。他们认为，原细胞不一定是生命起点，而可能是此前在凝胶网络中逐渐形成的复杂化学组织的产物。换句话说，细胞结构或许是更早期“原始黏液化学系统”自然演化的结果。
在这种设想下，最初的“代谢”并非像现代生命那样高度有序，而更像是一系列分子之间的电子交换反应所产生的微弱化学波动。紫外线、可见光甚至红外辐射在穿透凝胶时，可能为内部反应提供能量来源，类似今天植物进行光合作用时对光能的利用。不同之处在于，这种能量利用发生在尚未出现真正细胞结构的阶段。
凝胶环境的另一个重要特征在于其“湿而不完全浸没”的状态。与完全液态环境相比，这种半固态结构更有利于单体之间发生缩合反应，从而连接成聚合物。例如活化核苷酸或氨基酸等分子，在凝胶中更容易彼此接触并结合，而不至于在大量水分存在下被水解分解成更小的片段。水解反应往往会拆解已形成的化学键，而凝胶内部有限的水分活动度可能恰好减少这种不利影响。
此外，凝胶还可能对分子产生一定的“选择性互动”。其内部成分或网络结构对某些分子具有更强的亲和力，从而在一定程度上实现分子的筛选与保留。这种选择性，或许为后续更复杂的生化系统奠定了基础。
这一框架不仅为地球生命起源提供了新的解释路径，也改变了我们在宇宙中寻找生命的思路。如果生命最初并非依赖特定的单一化学分子，而是依赖某种具备组织、浓缩和保护功能的凝胶状环境，那么未来的太空探测任务或许不应仅仅锁定某些生物标志物分子，而应当关注是否存在类似的半固态基质结构。
从“原始海洋”到“原始果冻”，这一理论为生命起源问题增添了新的维度。它把焦点从分子本身，转向分子所处的物理环境——或许正是在那一团附着在岩石上的黏稠物中，最初的化学秩序悄然萌芽，最终演化为我们今日所见的复杂生命体系。
本文译自：sciencealert，由olaola编辑发布
封面图片：unsplash/Bhautik Patel