英制造出基于无机物的类似生命细胞

2011-9-16 09:03 来源: 中国科学院
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  据英国《新科学家》杂志网站9月14日报道,英国科学家用含有金属的巨型分子,成功地制造出了类似于细胞的气泡,并赋予它们一些类似生命的特征。研究人员希望诱使这些气泡演变成完全无机的能自我复制的实体,以此证明存在着完全基于金属(无机物)的生命。相关研究发表在最新一期德文版《应用化学》杂志上。

  格拉斯哥大学的李·克罗宁通过将由钨(占大多数)和其他金属原子、氧、磷结合形成的多金属氧酸盐简单地在溶液中混合,让其自我组装成了像细胞一样的球体,并将得到的气泡称为无机化学细胞(iCHELLs)。他还通过修改其金属氧化物骨架,让其拥有了一些天然细胞膜的特征,比如,能有选择性地让不同大小的化学物质进出细胞膜,以此控制细胞内可发生何种化学反应(这是特定细胞的一个关键特征)。

  克罗宁团队还在气泡内创建出了模拟生物细胞内部结构的分隔。更妙的是,他们已开始朝气泡填充设备,通过让一些氧化物分子与感光染料结合来进行光合作用。克罗宁说,早期的研究结果表明,他能制造出一个膜,其受到光照时,可将水分解成氢离子、电子和氧,这是光合作用的第一步。克罗宁表示:“也有迹象表明,我们可以激发质子穿过该细胞膜以建立一个质子梯度,这是利用太阳能的另一个关键阶段。如果能将所有步骤有效地整合在一起,我们就能创造出一种带有类似植物代谢成分的自供电细胞。”

  克罗宁早在去年就已证明,可让多金属氧酸盐彼此互为基质来实现自我复制。他现在正大规模地制造气泡,并将其注入装满了酸碱度不同的物质的试管和烧瓶阵列中。他希望这种混合环境将只使最适合的气泡生存。他表示,从长远来看,真正的考验是细胞能否修改自己的化学性质从而适应不同的环境。克罗宁暗示,他的最新研究能证明这一点,他们最新展示的就是第一个可以进化的气泡。

  目前,该研究还处于初级阶段,其他合成生物学家对此持保留意见。西班牙瓦伦西亚大学的曼努埃尔·泡卡指出,克罗宁的气泡永不会成为像生命一样的物质,除非它们能携带类似DNA(脱氧核糖核酸)的物质以实现自我复制和进化。

  如果克罗宁的研究得到证实,那么存在外星生命的可能性将大大提高。日本东京大学基础科学系的牟中原说:“很可能存在着一些并不基于碳的外星生命。比如,水星上的物质就和地球上的物质大相径庭,可能存在由无机成分形成的生物。尽管克罗宁暂时还无法证明这一点,但他指出了一个新方向。”