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《细胞传记》第二章：石细胞的诞生（下）
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不知道你还记得上文提到的碱性热液中含有大量的氢气，酸性海洋中含有大量的二氧化碳，这里我不扯化学有关的专业知识，为了大家好理解，我就尽可能用大白话来说，当两个微孔液体平行流动时，碱性热性中的由于OH-离子浓度很大，整个体系是一种还原电位较低的状态（多电子体系），这就造成氢气急于甩掉自身的电子，这时铁硫簇发生作用，它作为催化剂（半导体晶体）慷慨的接受电子，并将电子给予了还原电位较高（缺电子体系）的酸性海水中的CO2，这样第一批有机化合物诞生了（甲酸），我们来看看这个简单的始祖化学反应如何克服的前面我们所说的困难。由于矿物膜造成质子梯度和热泳冷却以及无机催化剂的作用，热力学方面使得有机分子稳定并轻松积累。然而像核酸、氨基酸糖等化合物的产生，需要这些有机小分子的活化，因为那时并没有进化出高效的蛋白酶以及ATP这样复杂的能量货币。这就需要克服动力学的难题，这时质子梯度可能又恰合时宜的起了作用，由于矿物质膜中铁镍锰等金属元素的催化，生成乙酰辅酶A这样的活化分子来转移乙酰基。 你可能会问，连ATP这样的能量货币都演化不出来，怎么可能演化出辅酶A，不错，你问的对，确实不会演化出来，但是可以用简单的基团代替，不妨想想，将辅酶A换成一个甲基，如（CH3-S-CO-CH3），那么这样的结构完全是可以的，并且可喜的是，磷酸基团也可以携带乙酰基团（乙酰磷酸）。试想这样一个原始生命的场景，冒出海床100℃左右的碱性热液在通道流通，沿途与周围含有冰冷的酸性海水在微孔洞壁上反应，生成大量小的有机物，由于热的缘故，小有机分子运动剧烈，最终随着液体温度冷却到60℃左右开始聚集成千上万倍，质子梯度又在那里制造了源源不断的类似ATP一样的乙酰磷酸能量货币分子，驱动反应有机代谢反应，最终诞生了核酸、脂质、糖以及蛋白质。而产生的废物可以通过热泳带走，这就满足一个简单且开放的代谢系统。 好了，故事继续，露卡的祖先为了确保代谢反应的进行，能量分子需要进一步浓缩，首先需要进化出有机膜脂来隔离外界扰动的流体，如果说这时候自然目前开始抛弃脆弱的孩子，那么没有进化出膜脂的当然是首先被抛弃的，它们将会作为有膜脂原始细胞的食物。但是你可千万不要以为膜脂就是现代细胞膜，它和现代细胞膜比起来只是一套破衣烂衫，既没有多类型磷脂，也没有实施多种细胞功能的膜蛋白，有的只是上面满是微孔的磷脂球，而这样的小球包裹着各式各样的有机分子嵌在微孔壁的孔洞上，一半体积浸在碱性热液中，一般浸在酸性海洋液中，而双层油膜的内部酸碱度呈中性，因为碱液和酸性海洋液中和。 现在露卡祖先需要生存能量仍然需要依靠天然的质子梯度来提供，而膜上的微孔是关键，如果进化出现代几乎不渗透的膜反而会葬送整个生命的开端。好了，能量分子的浓缩进一步加快了生命进化的脚步，接下来需要进化出一套有序得到代谢系统，而这些代谢系统的信息要能够储存并且可以间接指导代谢系统，还有能够自我复制。我想说这样有序的系统是及其严谨的，也并不是一个这样的独立原始细胞就能完成。需要指出我们所述的所有生命反应都是放热自发的，这关乎生死。  发自小木虫Android客户端 |
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