(資料圖片僅供參考)

生命起源的一種可能情況是相互作用的分子自發(fā)組織成細胞狀的液滴，這些分子種類將形成第一個自我復制的代謝循環(huán)。根據(jù)這種范式，第一個生物分子需要通過緩慢且整體低效的過程聚集在一起。如此緩慢的分子簇形成，似與生命出現(xiàn)的速度不相匹配。但德國馬克斯·普朗克動力學與自組織研究所團隊現(xiàn)在提出了一種替代模型，可解釋這種簇的形成以及形成生命所需的化學反應的快速發(fā)生。研究發(fā)表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

新模型描述了代謝循環(huán)中催化劑的自組織。不同種類的催化劑(以不同顏色表示)形成簇并且可以相互追逐。

圖片來源：馬克斯·普朗克動力學與自組織研究所

研究人員稱，他們在一個簡單的代謝循環(huán)中考慮了不同的分子，其中每個種類都會產(chǎn)生一種化學物質(zhì)，供下一個種類使用。模型僅需考慮分子的催化活性、它們遵循其產(chǎn)生和消耗的化學物質(zhì)濃度梯度的能力，以及循環(huán)中分子順序的信息。因此，該模型顯示了催化簇的形成，包括各種分子種類。此外，簇的生長速度呈指數(shù)級增長，因此分子可非?？焖俚卮罅拷M裝成動態(tài)結(jié)構(gòu)。

參與代謝循環(huán)的分子種類數(shù)量在形成的簇結(jié)構(gòu)中起著關(guān)鍵作用。模型可產(chǎn)生自組織的各種場景，并對參與分子種類產(chǎn)生的功能優(yōu)勢作出具體預測。值得注意的是，這一新提出的場景所需的相互作用，普遍存在于所有代謝周期中。

在另一項研究中，研究人員同時證明了復雜相互作用可以創(chuàng)建自組織結(jié)構(gòu)的新條件?？偟膩碚f，這兩項研究提出的新見解為復雜生命如何從簡單分子中誕生的理論增添了另一種機制，更普遍地揭示了參與代謝網(wǎng)絡(luò)的催化劑如何形成結(jié)構(gòu)。

關(guān)鍵詞：