频繁的干旱对于地球上生命的出现可能是必不可少的

生命是如何从各种非生命分子中出现的，这是一个顽固的、经久不衰的谜团。实验可以告诉我们关键步骤是如何发生的，但每一次飞跃都有令人困惑的死胡同。

例如，水似乎从一开始就是生命的重要组成部分。然而，在生长生命中一些最重要的组成部分的过程中，人们对弄湿有一种令人沮丧的厌恶。

“我们知道氨基酸是蛋白质的组成部分，蛋白质对生命至关重要，”威斯康星大学麦迪逊分校生化工程师John Yin说。

“在益生元化学中，长期以来，我们一直存在一个问题，即我们如何让这些东西以一种最终可能导致活细胞的方式形成键和弦。这个问题很难，因为所涉及的特定化学成分在水存在下往往会失效。

自查尔斯·达尔文（Charles Darwin）时代以来，流行的理论是，生命是从绝对潮湿的“原始汤”中产生的，因此很难调和水在最初持续的自我复制反应的起源中可能扮演的确切角色。

因此，威斯康星大学麦迪逊分校的化学工程师Hayley Boigenzahn领导了一项模拟变化环境的研究 - 一个在潮湿和干燥之间变化的环境，这些条件很容易在自然界中通过潮汐和昼夜循环以及不断变化的天气进行复制。

Boigenzahn的团队结合了一系列氨基酸，这些氨基酸已被证明很容易自然产生。作为蛋白质的组成部分 - 可以执行生命过程的机械工作的单元 - 由此产生的结构是在早期生物学形式中发挥重要作用的合理赌注。

不幸的是，让这些单元连接在一起形成更长的链是一个挑战。在这种情况下，研究人员使用了氨基酸甘氨酸。

然后，他们将三偏磷酸盐添加到汤中，这是一种在火山中自然产生的分子。

最后，用氢氧化钠（NaOH）调味汤以增加其pH值。

瞧，在实验的第一个小时里，甘氨酸偶联成一个称为二聚体的两个单位分子。该反应释放质子，进而中和二聚化所需的pH值，从而有效地为整个过程设置了刹车。

正如先前的研究发现的那样，随着溶液的pH值变得更加中性，二聚体慢慢开始相互连接成稍长的链。然而，随着溶液的干燥，反应速率增加，这可能是由于分子的浓度挤得更近，研究小组怀疑。

“我们在这里展示的是，在所有反应中，它不一定必须是相同的环境，”Boigenzahn说。“它们可以发生在不同的环境中，前提是正在发生的反应有助于创造一个有利于下一步的环境。

湿润和干燥条件之间的过渡循环可以将分子生长成更复杂的蛋白质，其中一些可能会促进生命中涉及的其他化学反应。

“这些反应机制已经知道很多年了，而且对它们之间的联系的认识有限，这一事实表明，除了环境对反应的影响之外，可能值得更多地关注所提出的益生元反应对其环境的影响，”Boigenzahn和团队指出。

这也不是生命起源可能发生在潮湿边缘的第一个线索。今年早些时候，化学家发现自由漂浮的氨基酸在微小液滴的空气-水边界处更具反应性。更重要的是，这些反应发生在正常的环境条件下，不需要其他化学物质或辐射。

在理解所涉及的所有内容之前还有很长的路要走，但理解生命创造背后的过程也可以为新的、更强大的化学技术打开大门。

“最终，你可能会创造出能够存储信息、适应和进化的化学系统，”尹说。

“DNA存储的信息密度是计算机芯片的数千倍。如果我们能得到一个系统，而不一定是活细胞，那么你就会开始考虑在分子水平上发生的各种新功能和过程。