與預期效果相反，硼酸鹽促進生命第一個分子形成
地球如何從簡單化學轉向孕育生命的複雜分子生物學，是科學家長期試圖解開的謎團。一項新研究表明，約 43 億年前地球大氣主要由二氧化碳、氮氣、水蒸氣、二氧化硫組成，這些物質因小行星撞擊地球發生化學還原反應，暫時創造出非常適合 RNA 自然形成的條件。
令人驚訝的發現在於，科學家原預期硼酸鹽礦物會鎖定關鍵成分、防止物質進一步反應以干擾重要益生元過程，實際上相反，硼酸鹽能清除無用副產物並維持 RNA 合成所需 pH 水平，幫助化學反應。
生命起源前的化學理論有數種，旨在釐清什麼過程觸發生物分子形成，最終產生生命，其中一個稱為 RNA 世界學說（RNA world hypothesis），指 RNA 優先於 DNA 或蛋白質出現，充當化學催化劑與遺傳藍圖，還表明最早生命形式依賴於 RNA 自我複製能力。
新研究利用 DSM 模型分析 RNA 在早期地球（或早期火星）條件如何形成，提出 6 個相關步驟，首先是早期地球大氣的氣體轉化為核糖，最後是 RNA 核苷酸前體透過火山玄武玻璃（Tachylite）的催化作用連接成 RNA 鏈。
模型另一個關注點是硼酸鹽，它在 DSM 模型多個步驟中發揮關鍵作用，從引導簡單碳水化合物形成五碳糖，到控制磷酸基團如何與參與反應的其他分子結合。
研究團隊於實驗室模擬會週期性乾涸淹水、被火山玄武岩包圍的地下水系統，重現古代地球，為測試 RNA 是否可在無人為干預前提下連續形成，他們將所有成分一次混合在一個容器內，實驗表明，富含硼酸鹽且被玄武岩包圍的地下水系統，只要六步 DSM 途徑就可以發生化學反應，將非常簡單的分子轉化為 RNA 鏈。
這些表明，不起眼的硼酸鹽礦物或許是點燃地球生命之火的關鍵火種，使我們離解開生命起源之謎更近一步。
新論文發表在《美國國家科學院院刊》（PNAS）。
（首圖來源：AI 生成）