科学界最大的难题之一——生命如何从化学汤中爬出来——有了新的主角候选人:矿物纳米酶。深圳大学的金永东教授提出了“纳米酶假说”,认为原始天然矿物纳米酶(MN-酶),后来与有机杂化纳米酶联手,是将惰性气体转化为生命系统的无名英雄。
该假说认为,在原始地球条件下,MN-酶通过一种称为“无机光合作用”的过程将史前气体转化为复杂分子——因为如果植物能靠阳光做到,为什么岩石不能靠熔岩和闪电做到?
这些微观矿物颗粒据称承担了多项工作:催化、表面结合、抗紫外线、光选择、能量流管理。本质上,它们是前生命化学的瑞士军刀,利用光、热和电来构建生命的分子机器。
该理论声称,地球本身在数十亿年间充当了一个天然的“一体化”化学实验室。火山和温泉附近的压力和温度梯度可能产生了早期的MN-酶,包括金属、金属氧化物和硫化物纳米颗粒——正是科学家现在在实验室里为了乐趣和利润而合成的那些。
这个故事中特别闪亮的客串是单层保护的金纳米颗粒(AuNPs),作者称之为“金世界”。虽然金纳米颗粒通常被视为人工实验室产物,但金认为它们可以自然形成,并由硫醇和胺等有机涂层稳定,从而加入前生命派对。
每年有数千兆克的矿物纳米颗粒在地球生态系统中循环,其中许多具有类酶活性。最近的研究还表明,它们可以从风化矿物在带电水微滴中或紫外线照射下自发形成——大自然自己的纳米颗粒工厂。
该假说还解决了长期存在的谜团,如水悖论、地球表面微纳米结构的作用以及生物分子的手性起源。最终,它旨在调和相互竞争的生命起源理论,暗示小石头,而不是花哨的RNA或代谢优先场景,才是生命的原始建筑师。
因为显然,生命不仅是从原始汤中出现的——它还是从原始纳米颗粒浆液中出现的,并借助了火山热和闪电的一点帮助。